基于谱色测温的航空煤油池火焰温度分布实验研究

火焰温度是表征燃料燃烧特性的基本热力参数。根据谱色测温的线性发射率假设模型,结合三基色的光谱响应函数,对直径分别为0.15、0.20、0.30和0.60m航空煤油池火焰温度分布进行实验研究,给出了火焰温度在轴向垂直高度上的连续分布规律,对比分析了不同直径油池火焰平均温度。结果表明,燃料表面区域温度相对较低,在连续火焰区上部,随着高度的增加火焰温度上升,在火焰上部的间歇区,火焰温度在轴向高度上的变化比较紊乱,弥散程度较大;不同直径油池火焰平均温度分布在1180～1220K,随着油池直径的增大,火焰平均温度有所上升。

谱色测温原理

对于具有连续辐射性质的被测量物体,在测量窗口所选定波长的某个波段内应用Taylor公式展开发射率函数,只要波段选择恰当,可以得到线性表征的发射率,结合运用三基色原理提供的三光谱响应概念,便可建立具有数学求解封闭条件的谱色测温原理.引入无量纲波长,对测量数据进行归一化谱色处理,即可发现,在谱色坐标中存在着辐射测温坐标系.

基于有限立体角测量的谱色测温法

辐射测温是通过测量物体表面发射的辐射来反演温度.本文结合线性发射率模型从辐射测温方程封闭求解的角度,解释了谱色测温通常需采用微元立体角测量或针对漫发射体的有限立体角辐射测量的原因,并推导出了有限立体角辐射测量条件下,具有非漫发射性质物体表面温度测量的辐射测温方程,该方程具有测量普适性.以此方程为基础,推导了具有测量普适性的谱色测温方程组,发现不同的辐射测量条件下,发射率标尺的取值范围相同,但物理意义发生了明显变化.

辐射测温中光谱发射率的表征描述

实际物体的光谱发射率表现复杂,给辐射测温的深入研究和实际应用带来了很多困难和不确定性,发射率问题即成为了辐射测温研究中的关键点。文章基于光谱发射率的泰勒多项式展开、波长的无量纲参数、弯曲度指数等分析,描述了谱色测温法中光谱发射率的数学表征,建立了窄波段内的光谱发射率通用函数形式。并通过对不同温度下几种金属的实际光谱发射率进行拟合分析,对此给予了实验上的验证,表明了所提出光谱发射率模型具有应用的适用性,该模型是谱色测温方法应用研究的基础。

三波段辐射测温的存储二分法求解原理

引入线性发射率模型,基于辐射测温方程组推导了三波段辐射测温方法的等温面方程,该方程是测量信号矢量与测量信号系数矢量的点积。根据测量信号系数矢量是温度的单值函数这一特征,结合二分法求解非线性方程的优点,提出了三通道辐射测温方法的存储二分法求解原理,并进行了C++程序实现。基于C++程序研究了特定测量信号矢量条件下的等温面方程曲线,结果表明在较大的温度求解区间内该曲线具有单调特征,随着V3的增加该曲线尾部逐渐上翘由负变正。误差及时间复杂性分析结果表明二分数为Num时最大误差为(T_(max)-T_(min))/2^(num+1),求解过程包括3Num+1次乘法和2Num+1次加法,没有除法和指数对数运算,极大地提高了温度求解速度。