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在超燃冲压发动机中,燃烧室内的燃料雾化越充分,它与氧化剂的混合情况也就越理想,从而更有利于燃料的稳定燃烧,保证发动机平稳工作。所以,为了使发动机更好的运行,燃料的雾化特征与雾化机理是非常值得我们研究的课题。
本文采取实验、理论相结合的方法分析超燃冲压发动机燃料的雾化特征。实验在直连台(小型风洞)内进行,为模拟发动机燃烧室的实际情况,实验段内气流马赫数为2.5,总温为300K,总压为1.05MPa,工作时间为2-9s,射流压力为2-6MPa,工作时间为4.5-7s。首先采用激光全息技术拍摄液体射流的破碎情况,照相激光器工作波长为532nm,脉冲宽度10ns,相干长度为5cm左右。复现激光器为单横模连续固体激光器,波长与照相激光器相同。全息复现使用的CCD最大分辨率为1380×1040,像素尺寸为6.45μm×6.45μm,感光面积为2/3”,合8.95mm×6.71mm。虽然在实验室现有条件下,全息方法的拍摄效果并不理想,但是搭建起来的实验光路和实验方法都是有效的,在改善实验条件的基础上可以继续将此方法应用于实际工程中。散射实验只需要照相激光器而无需复现激光器,摄像CCD也与全息所用的不同:它的感光芯片的尺寸为1/2”,合6.45mm×4.83mm,像素尺寸为4.65μm×4.65μm,其它参数与前者区别不大。散射方法得到的射流破碎照片比较清晰,可进一步对喷雾的物理特性展开理论分析工作。分析粒子直径的过程十分繁琐,首先利用图像处理软件,如Photoshop和MATLAB等工具对照片进行必要的转换,比如灰度转换、二值转换等等,然后从理论上对数据进行计算和总结。本文将索特平均直径,体积平均直径和长度平均直径作为评估雾化质量的主要参数,辅以其他各种特征直径和直径发散度等概念,初步的分析了粒子的直径。