脉冲羽流速度的双探针飞行时间测量模式对比

用于飞行时间(TOF)测量的双探针可以根据偏压不同而工作在导通和击穿模式。本文以脉冲等离子体推力器(PPT)的火花塞羽流作为测量对象,研究双探针TOF方案不同模式的优缺点和功能适用性。结果表明,导通模式的双探针信号微弱且易受干扰,导致羽流到达时刻(PAT)测量不可靠。击穿模式可以正、负电压驱动,只要重复测量次数足够多,两种击穿模式测得的羽流平均速度一致。然而两种击穿模式的测量离散性差别很大,正击穿模式的结果离散性很小,因为正电压探针的击穿电压低,而且击穿时刻相对于火花塞点火时刻的延迟比较稳定。与之相反,负电压探针击穿电压高,击穿不稳定,延迟起伏大,虽然提高驱动电压,可以使击穿延迟的起伏一定程度减小。因此,利用正击穿模式,通过多次测量可估算击穿时刻延迟的离散分布,进而分析火花塞羽流飞行时间的离散。正击穿模式的双探针TOF方案可以作为脉冲羽流速度随机性的一种评价手段。

基于TDLAS技术的喉栓式变推力发动机羽流速度特性

为研究喉栓式变推力发动机动态调节过程的羽流速度特性,采用有限速率化学反应模型和动网格方法,建立了考虑后燃反应的发动机羽流动态仿真模型。基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术测速原理,对羽流速度测量结果进行了仿真计算。分析了喉栓往复调节过程的羽流瞬态流场结构,探究了后燃反应及测量位置对TDLAS羽流测速结果的影响。结果表明:发动机羽流场结构随着喉栓往复调节呈周期性变化,喉栓趋于关闭时,喷口附近出现强激波,下游羽流速度分布更均匀,速度梯度对TDLAS测量的影响降低;后燃反应导致羽流下游速度和H2O组分分布发生显著变化,沿下游方向,后燃反应对TDLAS所测沿光路平均速度振荡幅值的影响逐渐增大;实际测量时,选取距喷口更近的测量位置可以降低后燃反应和速度梯度的影响,获得更接近轴线测点速度的结果。