Спектрозональная диагностика процессов горения порошкообразного алюминия в воздушном потоке

Инженерный журнал: наука и инновации

# 10·2017 1

УДК 536.46 DOI 10.18698/2308-6033-2017-10-1686

Спектрозональная диагностика процессов горения

порошкообразного алюминия в воздушном потоке

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

При разработке прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД) часто

возникает задача оптимизации конструкции модельного двигателя. Оптимизация

заключается в повышении качества рабочего процесса горения топлива в камере

сгорания, критерием оценки которого может быть температура продуктов сго-

рания (ПС): ее значение и распределение по объему камеры. Измерение темпера-

туры двухфазного потока ПС связано с определенными трудностями, так как

использование контактных методов не дает достоверной информации о темпе-

ратуре из-за воздействия на чувствительный элемент конденсированной фазы,

а также вследствие неопределенности, обусловленной температурной неравно-

весностью ПС. Представляется перспективным использование бесконтактных

способов измерения температур, в частности методов оптической пирометрии.

Разработана методика спектрозональной видеосъемки, позволяющая определить

температурные поля в пространстве модельной камеры сгорания ПВРД, снаб-

женной для визуализации плоским прозрачным элементом. Причем определение

температуры проводится отдельно для твердой и газовой фаз в один тот же

момент времени рабочего процесса за счет применения специальной оптической

стереоприставки, удваивающей изображение и позволяющей каждое изображение

регистрировать в двух различных длинах волн с помощью двух интерференционных

светофильтров. Каждый из них предназначен для регистрации излучения к-фазы или

газа (на длине волны излучения дублета натрия 589 нм). В качестве объекта исследо-

вания выбраны процессы воспламенения и горения аэровзвеси частиц алюминия АСД-1

в камере сгорания ПВРД. Приведены описание экспериментальной установки для

спектрозональной кино(видеосъемки) внутрикамерных рабочих процессов, схема и

описание экспериментального участка с расположением оптической стереопристав-

ки и видеокамеры, а также схемы построения изображений в системе зеркал. Пред-

ставлены результаты и методика обработки кадров съемки рабочего процесса для

двух различных режимов. Приведен анализ результатов обработки.

Ключевые слова:

прямоточный воздушно-реактивный двигатель,

оптическая пи-

рометрия, двухфазный поток, температурная неравновесность

Введение.

При разработке вновь создаваемых прямоточных воз-

душно-реактивных двигателей (ПВРД) часто возникает задача опти-

мизации конструкции камеры сгорания. Основным параметром,

назначаемым как целевая функция, как правило, является качество

рабочего процесса, определяемое полнотой сгорания горючего в воз-

душном потоке и характеризуемое, в частности, температурой продук-

тов сгорания и равномерностью смешения компонентов топлива [1, 2].

Оценить оба этих параметра можно при наличии информации о темпе-

ратуре в каждой точке объема камеры сгорания, что позволит опреде-

лить геометрические и температурные параметры локальных зон повы-