[發明專利]一種高焓激波風洞總溫測量方法

有效

• 申請號: 202010838228.3
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112067241B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 盧洪波;陳星;江海南;文帥;林鍵;諶君謀
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 程何

1.一種高焓激波風洞總溫測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1，根據高焓激波風洞運行參數，粗估高焓激波風洞的駐室環境，包括高焓激波風洞內待測氣體的組分、溫度和壓力范圍；

S2，由估算的高焓激波風洞駐室環境，確定示蹤氣體分子及其對應的激發和探測激光參數；

S3，基于光致光柵光譜理論，建立匹配的光致光柵光譜測量系統；

S4，利用預設測量環境，基于光致光柵光譜理論，開展標定試驗，獲取光致光柵光譜測量系統參數；

S5，基于光致光柵光譜測量系統，開展高焓激波風洞總溫測量試驗，測得其光柵散射信號的頻率f、以及高焓激波風洞駐室氣體壓力P_t；

S6，基于光致光柵光譜理論，計算高焓激波風洞駐室氣體的聲速a_t；

S7，根據化學平衡理論，獲得高焓激波風洞駐室氣體壓力P_t、聲速a_t與總溫T_t之間的關聯關系；

S8，通過數值迭代，獲得高焓激波風洞駐室氣體總溫T_t；

所述高焓激波風洞駐室氣體壓力P_t、聲速a_t與溫度即總溫T_t之間的關聯關系為

其中Y＝log₁₀(ρ/1.292)，Z＝log₁₀(e/78410.4)，X＝log₁₀(P_t/101332.5)-Y，密度ρ單位為kg/m³，比內能e單位為m²/s²，壓力P_t單位為Pa，聲速a_t單位為m/s，溫度T_t單位為K，α₁～α₂₄和β₁～β₂₄為常系數；

所述數值迭代包括如下步驟：

step1，由Eq.2對Y和Z求偏導數，獲得

step2，由量熱完全氣體模型確定密度ρ和比內能e的預估值，即

step3，將step2所得預估值ρ₁和e₁代入Eq.2和step1所得偏導數方程，可得預估值和

step4，將step3所得預估值和代入Eq.3，計算得到新的比內能e₂；

step5，將step3所得和step4所得e₂代入Eq.1，可得新的密度ρ₂；

step6，分別用step3和step4所得ρ₂和e₂代替step2所得ρ₁和e₁，重復step3、step4和step5，直到|ρ_n-ρ_n-1|＜1E-5、|e_n-e_n-1|＜1E-5，迭代結束，獲得高焓激波風洞駐室氣體密度ρ_t＝ρ_n和比內能e_t＝e_n；n為下標，表征迭代次數；

step7，將step6所得ρ_t和e_t代入Eq.4，獲得高焓激波風洞駐室氣體總溫T_t。

2.根據權利要求1所述的一種高焓激波風洞總溫測量方法，其特征在于：所述待測氣體為激波加熱后的高溫高壓離解或電離空氣，示蹤氣體分子為一氧化氮，用于激發的脈沖激光中心波長為λ_pump＝226nm，用于探測的連續激光器中心波長為λ_probe＝670nm。