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時間:2011-02-10 16:03來源:藍天飛行翻譯 作者:admin
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在湍流非預混火焰中(如發動機燃燒室中的燃燒)曾同時應用激光測速儀—瑞利散射測得密流關系,應用激光測速儀—拉曼散射確定守恒變量—速度關系。脈動密流 /./和 / 0/是很重要的。因為它們都出現在按時間平均的納維—斯托克斯( 20345  6*%748)方程中,這些項表示軸向和徑向湍流質量通量。守恒標量—速度關系對于模擬湍流非預混反應流尤為重要。
()激光測速儀—瑞利散射測量
應用該裝置獲得如下結果。
%密流關系 /./和 /0/在變密度流動中可以控制平均壓力梯度對動量輸運和標量輸運的影響,并且是由速度梯度和密度梯度產生的。利用這種組合裝置可以測量密流 /./和 / 0/沿徑向的變化。 &測出了軸向密流 /./和徑向密流 /0/均受徑向梯度控制,徑向梯度比軸向梯度大得多。 ’利用該組合測量裝置可測量密流聯合分布。在高密度區具有高斯分布特點。能測出空氣、燃料和燃燒產物對概率密度分布的影響。(&)激光測速儀—激光拉曼散射測量
試驗中通過激光測速儀啟動脈沖激光器,然后由脈沖激光器拉曼散射計算各成分濃度和溫度。由于激光器動作和激光器脈沖之間的時間滯后與湍流的特征時間相比很小(9" ( 8),因此這些測量實際上是同時進行的。
在光譜儀出口截面,設計了拉曼光學檢測系統,安裝了 :個光電倍增管用以接收由 &、 ;&、)&和 )&;產生的斯托克斯振動拉曼散射光,及由 &產生的反斯托克斯振動拉曼散射。這些測量以及激光測速儀測出的速度值都用于確定速度—標量關系。激光數據投射點數據矩陣為 <"=>矩陣。用該組合裝置可以進行下列測量:
%&、;&濃度和溫度分布隨徑向位置的變化; ;&、)&和 )&;濃度分布隨徑向位置的變化。 &測出了速度—溫度關系 ./1/、速度—混合比關系 ./  "/隨徑向位置的變化;測出了密流 .//、原子混合比 ./  "/和溫度 ./1/的瞬態速度—標量關系隨滯后時間的變化。上述的瑞利散射和拉曼散射測量技術能夠同時測定燃氣成分、溫度和密度;結合激光測速儀還可以測定速度、脈動參量和流場,對于研究發動機湍流燃燒這是一種更有效方法。 •?>•
 
四、動態測試系統及其應用實例
航空發動機動態工作下,存在著內部流動特性和多種相互作用,因此需要高速測量系統和數據處理及圖像生成技術。動態試驗系統主要包括高速數據采集系統,動態試驗數據處理系統和圖形輸出系統。
下面將概述 個例子。其一,論述用于 "飛機的超涵道比發動機的飛行試驗的動態測量系統;其二,典型動態測量系統;其三,以動態壓力測量為例,說明在高負荷雙級跨聲速風扇轉子葉尖區域激波測量中的應用。
% &’(動態測試分析系統
&’(動態測試系統是我國應用的進行動態測試的系統。該系統主要特點為:

模板化結構,構造靈活()*+*,通道可選);

•多通道同時采樣,
-* .-/01分析帶寬;


2.34動態范圍, -% )34測量準確度;


多片高速信號處理器與 56微機構成主從 *并行系統,具有高速數據處理能力;


多通道實時數字濾波,頻率分擋精細,具有實時細化( 788")功能;


內置程控電荷放大器,可直接配接壓電式傳感器;


程控差分電壓放大器,具有自動增益量程;


適用于動態信號測試分析,結構振動模態分析,振動臺隨機振動控制,狀態監測和故


障診斷等。
該系統組成和工作原理如下:
&’(系統由測試硬件、動態信號分析軟件和一臺微機組成,其原理框圖如圖 , 92 9所示。測試硬件包括:模擬信號調理板、數據采集與信號處理板、多功能信號源板、機箱總線底板和 56 9:;5接口板。 56微機在動態信號分析軟件 <’=—(’的支持下,首先進行系統試驗參數和工作方式的設置,然后將工作狀態命令傳送給系統測試硬件,啟動系統進行測試。
模擬信號調理板 ,-具有兩個獨立的輸入通道,它將輸入的電荷或電壓信號進行調理放大后,經高性能模擬抗混濾波器濾除分析頻帶以外的頻率成分再送數據采集與信號處理板 ,)-。其寬頻帶為 ./01、-/01、)-/01和 .-/01可選;動態范圍 2.34。
數據采集與信號處理板 ,)-的 &"()-6).高速信號處理器控制數據采集電路并進行預處理和分析,如過載檢測、觸發功能、實時數字濾波、細化、加窗和 >>&運算。該處理板可以多通道同時采樣、并行處理。經 ,)-板處理后的時域和頻域數據送給 56微機。在 <’=—(’軟件控制下進行相關、傳遞、概率和三維譜陣圖等分析,并以多種形式輸出。
多功能信號源板 ,-能進行數字波合成、輸出。信號源產生正弦、隨機和瞬態信號,能滿足網絡測試、結構模態試驗 56—:;5接口板插在 56機總線插槽上。機箱總線底板上設有 ?位地址鎖存器。借助數
據總線傳送各總線插槽的地址。總線的傳輸速率為 ?-@+--A4 * B,傳輸距離為 )C。
該系統主要用于振動控制、顫振試驗和監測診斷。
)%風扇葉尖激波結構的動態壓力測量
•DD•
 
葉尖激波結構的測量需要高速采集系統、高精度小直徑壓力傳感器和先進數據處理技術。()動態壓力測試系統配置
測量激波結構的動態壓力測試系統框,它是由高速數據采集和模擬記錄系統組成的。由于被測的風扇轉子為高負荷雙級跨聲速,其雙級葉片通過的頻率高達 "%和 &%,因此要求測試系統的頻率響應分別為 ’(%和 "(%以上。為測量轉子葉尖外壁瞬態壓力場,并保證激波前沿位置的準確,要求壓力傳感器直徑盡可能小,測量系統的總頻響應在 ’(%以上。
試驗中,采用兩種微型壓阻傳感器,量程分別為 ) *+ , (+-.和 ’ , (+-.,壓力傳感器直徑為 ) +*+//;靈敏度系數大于 +/0 1 234,50直流供電;頻響為 +((%。由于尺寸小、頻響高及動態特性好,因此能滿足激波位置測試的要求。
信號放大器,一級選用 ’(%高精度寬帶直流放大器,二級選用高精度寬帶可變增益放大器;高速模 1數轉換器做一級數采時選取 &((6點 13的采樣速率,做二級數采時選取 7點 13的采樣速率。
 
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