Корреляционные методы измерения скорости и температуры высокоскоростного воздушного потока и реагирующих смесей

• Автор: Фирсов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.01, 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Разряд в потоке газа

1.2. Методы измерения скорости

Глава 2. Определение скорости потока с помощью импульсного разряда

2.1. Описание экспериментальной установки.

2.2. Обоснование метода и методика измерения скорости.

2.3. Метод импульсного разряда в холодном потоке

2.4. Сравнение результатов метода импульсного разряда с результатами других методов

2.5. Применение метода в случае плазмоинициированного горения пропана в потоке воздуха .
2.6. Определение скорости потока в случае предварительного
нагрева воздуха, поступающего в канал
Глава 3. Рефракционный лазерный метод.
3.1. Описание экспериментальной установки.
3.2. Описание взаимнокорреляционного метода и влияние ряда параметров на результаты.
3.3. Применение корреляционного метода для случая холодного и предварительно нагретого потока
3.4. Лазерный метод определения спектра возмущений
Глава 4. Корреляционный метод обработки изображения.
4.1. Описание экспериментальной установки.
4.2. Описание корреляционного метода обработки изображений камеры линейного сканирования и результат измерений
4.3. Сравнение профилей с результатами численного моделирования
Заключение.
Список литературы


Создан программно-аппаратный комплекс, включающий в себя чувствительную лазерную рефракционную систему, которая позволяет обнаруживать малые градиенты плотности в сверхзвуковом потоке, и программу по определению скорости сверхзвукового потока по полученным рефракционной системой сигналам. Экспериментально определена скорость холодного и предварительно нагретого сверхзвуковых воздушных потоков с помощью созданного комплекса. С помощью созданной автором рефракционной лазерной системы в сверхзвуковом потоке определен спектр возмущений при воздействии как одиночного импульса поперечного электрического разряда, так и последовательности таких импульсов. Осуществлено численное моделирование горения водорода в сверхзвуковом потоке в условиях, аналогичных экспериментальным. Проведено сравнение полученных результатов с экспериментальными данными. Полученные экспериментальные результаты являются важными для развития плазменной аэродинамики, газодинамики и физики плазмы. Результаты данной диссертационной работы могут быть использованы при исследовании различных плазменных образований в потоке газа, в экспериментах по плазмоинициированному горению топливных смесей, а также в областях практической аэродинамики. Представленные результаты также могут быть применены. Результаты работы могут быть использованы в ЦЛГИ. ЦИЛМ, Институт механики МГУ, ИТПМ СО РАН и ряде других организаций. Достоверность полученных результатов обеспечивается применением традиционных методов экспериментальных исследований для сравнения с результатами, полученными предлагаемыми в диссертационной работе методами измерений. В целях верификации количественных измерений приводится сравнение с результатами численного моделирования. Полученные результаты сопоставлены и согласуются с данными экспериментальных и теоретических работ различных научных групп в России и за рубежом. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи в реферируемых журналах, входящих в перечень ВАК, и статей в сборниках тезисов и трудов конференций. Основные результаты, представленные в диссертации, отражены в публикациях автора, список которых приведен в конце автореферата. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Глава 1. Разряд в потоке газа Плазменная аэродинамика представляет собой достаточно новое направление, появившееся на стыке двух дисциплин: физики плазмы, а точнее, физики газового разряда, и аэродинамики. Наиболее близкими к теме данной работы являются вопросы физики газового разряда и влиянию разряда на поток. Обзор данных работ позволит определить главные направления развития плазменной аэродинамики и выявить основные проблемы, с которыми сталкиваются научные группы в своих исследованиях. Давно известно из опытов, что разрядный канал между горизонтальными соосными электродами, расположенными на расстоянии нескольких сантиметров, соединяет электроды не кратчайшим путем, а под действием конвективного потока выгибается вверх. Именно отсюда в физике газового разряда появилось понятие «дуга» [ 1 ]1 Пожалуй, электрическая дуга является самым известным примером, который можно отнести к плазменной аэродинамике, в связи с тем что в данном случае присугствует взаимодействие разряда с потоком газа. Однако в данном случае поток газа создается посредством влияния разряда на среду, поэтому данный пример не вполне корректен. Широкий круг проблем физики газового разряда рассмотрен в книгах Райзера [2, 3, 4], а также в книгах и статьях, написанных в соавторстве с коллегами [5, 6, 7]. В работах представлено подробное изложение физических явлений, сопутствующих электрическим разрядам в потоке воздуха. В книге [4] представлена подробная- классификация типов разрядов, основные свойства и особенности каждого типа разряда и методы диагностики. Необходимо отдельно отметить работу [5], посвященную продольному тлеющему разряду в газовом потоке. В данной работе подробно исследован эффект увлечения зарядов потоком газа, показано, что поток газа не приводит к появлению принципиально новых свойств продольного тлеющего разряда. Тлеющий разряд в потоке газа был подробно рассмотрен в работе [8].