[發明專利]非平衡流中CN紫外光譜輻射特性測定方法、系統、設備及介質

在審

• 申請號: 202310328279.5
• 申請日: 2023-03-30
• 公開（公告）號: CN116312838A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 孫夢君;白璐;史慧剛;李海英;尚慶超
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G16C20/10
• 分類號: G16C20/10;G16C10/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 季海菊

1.一種非平衡流中CN紫外光譜輻射特性測定方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟1、沿確定視線方向提取高超聲速飛行器繞流場中溫度、壓強及組分濃度的分布數據；

步驟2、對步驟1中的視線方向數據進行分層處理，獲得每層的溫度、壓強及組分濃度數據；

步驟3、推導增加電子參與反應的CN?C-R模型在準穩態假設下主方程的矩陣形式；

步驟4、計算CN?C-R模型矩陣中的化學反應速率；

步驟5、將步驟2中的流場數據以及步驟4中的化學反應速率代入步驟3中的主方程矩陣中，計算出CN(B)能級的數密度N；

步驟6、根據視在積分法，編程計算流場中沿確定視線的CN光譜輻亮度。

2.根據權利要求1所述的一種非平衡流中CN紫外光譜輻射特性測定方法，其特征在于，所述步驟3的具體方法為：

3.1)根據流場真實組分分布，在CN?C-R模型中考慮電子的影響，即加入電子誘導的激發/退激發反應和電子誘導的復合反應其中，和分別表示由電子碰撞誘導在能級i和j之間躍遷產生的激發/退激發反應的速率和三體復合反應的速率；

3.2)給出CN?C-R模型主方程對應的矩陣形式；在準穩態的假設下，主方程中項恒等于零，則對應的矩陣形式為：

其中，n_X、n_A和n_B分別CN分子基態，第一激發態和第二激發態的數密度，考慮CN的基態(X)、激發態(A和B)的能級布局，即i和j的取值為1、2、3；

3.3)推導矩陣B和矩陣A中各元素的詳細計算表達式:

?

其中，K^(i,j)(T)和K^(c,i)(T)分別表示由重粒子碰撞誘導在能級i和j之間躍遷產生的激發/退激發反應的速率和三體復合反應，A^(i,j)表示CN分子的電子能級從能級i躍遷到能級j發出光子而引起的自發輻射反應的速率，K^(i,c)和為由重粒子或電子碰撞引起的三體復合反應的逆反應速率。

3.根據權利要求1所述的一種非平衡流中CN紫外光譜輻射特性測定方法，其特征在于，步驟4所述的CN?C-R模型矩陣中的化學反應包括重粒子/電子誘導的激發反應、重粒子/電子誘導復合反應和自發輻射反應，其中，自發輻射反應的吸收過低，可認為自發輻射反應不存在逆向過程，只需考慮正向過程，自發輻射反應正向反應速率為已知。

4.根據權利要求3所述的一種非平衡流中CN紫外光譜輻射特性測定方法，其特征在于，步驟4所述的CN?C-R模型矩陣中的化學反應速率的計算包括：

4.1)已知重粒子誘導激發反應的正向反應速率為K^(i,j)(T)，利用公式計算出對應的重粒子誘導激發反應的逆向反應速率，其中，平衡常數T_a表示控制溫度和分別表示CN分子能級i和能級j的振-轉配分函數；E_CN(j-i)為能級j向能級i的躍遷能量；電子誘導激發反應逆向反應速率的求解過程同重粒子誘導激發反應的逆向反應速率求解過程；

4.2)已知重粒子誘導復合反應的逆向反應速率為K^(i,c)(T)，利用公式求出對應的重粒子誘導復合反應的正向反應速率，其中平衡常數ZM(T)＝10000/T，平衡常數的求解公式適用的范圍為500K-50000K；電子誘導復合反應的正向反應速率求解過程同重粒子誘導復合反應的正向反應速率求解過程。