Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Спектрозональная диагностика процессов горения порошкообразного алюминия в воздушном потоке

Опубликовано: 12.09.2017

Авторы: Бурков А.С., Ягодников Д.А., Сухов А.В., Томак В.И.

Опубликовано в выпуске: #10(70)/2017

DOI: 10.18698/2308-6033-2017-10-1686

Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

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 сгорания (ПС): ее значение и распределение по объему камеры. Измерение температуры двухфазного потока ПС связано с определенными трудностями, так как использование контактных методов не дает достоверной информации о температуре из-за воздействия на чувствительный элемент конденсированной фазы, а также вследствие неопределенности, обусловленной температурной неравновесностью 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, снабженной 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 исследования 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 стереоприставки и видеокамеры, а также схемы построения изображений в системе зеркал. Представлены результаты и методика обработки кадров съемки рабочего процесса для двух различных режимов. Приведен анализ результатов обработки.


Литература
[1] Александров В.Ю., Арефьев К.Ю., Прохоров А.Н., Федотова К.В., Шаров М.С., Яновский Л.С. Методика экспериментальных исследований эффективности рабочего процесса в высокоскоростных ПВРД газогенераторной схемы на твердых топливах. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2016, № 2 (671), с. 65-75. DOI 10.18698/0536-1044-2016-2-65-75
[2] Сорокин В.А., Яновский Л.С., Ягодников Д.А. [и др.]. Проектирование и отработка ракетно-прямоточных двигателей на твердом топливе. Москва, Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016, 320 с.
[3] Волков В.Т., Ягодников Д.А. Исследование и стендовая отработка ракетных двигателей на твердом топливе. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007, 296 с.
[4] Ягодников Д.А., Воронецкий А.В. Влияние внешнего электрического поля на горение аэровзвеси частиц алюминия. Физика горения и взрыва, 1998, т. 34, № 6, с. 23-28.
[5] Ягодников Д.А., Воронецкий А.В., Сухов А.В. Исследование характеристик тепломассообмена при турбулентном горении аэродисперсных систем. Тепломассообмен-ММФ-92. Тепломассообмен в химически реагирующих системах, 1992, т. 3, с. 105-108.
[6] Ягодников Д.А., Хомяков И.И., Бурков А.С., Артюхова О.А. Визуализация и анализ изображений процесса истечения продуктов сгорания пиротехнического состава из модельного газогенератора. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2014, № 3, с. 101-109.
[7] Хомяков И.И., Бурков А.С., Бобров А.Н. Методика бесконтактной оптической и акустической диагностик и цифровой обработки результатов испытаний модельного газогенератора на твердом топливе. Ракетно-космические двигатели и энергетические установки. Науч.-техн. сборник. Москва, 2014, вып. 1 (158), с. 55-69.
[8] Теплинский М.В., Ягодников Д.А. Цифровая обработка и анализ визуализации результатов огневых испытаний модельного ракетного двигателя на твердом топливе. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2005, № 3, с. 34-41.
[9] Ягодников Д.А. Воспламенение и горение порошкообразных металлов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009, 432 с.
[10] Файзуллов Ф.С. Пирометрическое исследование состояния воздуха, азота и аргона за ударной волной. Труды физического института АН СССР, 1962, т. 18, с. 105-158.