【摘 要】
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热流密度是航空航天领域中研究传热过程和热防护技术的重要参数,瞬态热流密度的测量是当前该领域的研究热点。热流密度传感器动态特性直接影响到航天器或航空器瞬态热流密度测量的可靠性和准确性,而目前缺乏对其动态特性进行检测的有效方法,阻碍了瞬态热流密度传感器的研发和工程应用。针对这一问题,本文设计了一种瞬态热流发生器形成可控的瞬态热流作为检测热流密度传感器的瞬态激励源。该瞬态热流发生器参考了脉冲爆震原理,以
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热流密度是航空航天领域中研究传热过程和热防护技术的重要参数,瞬态热流密度的测量是当前该领域的研究热点。热流密度传感器动态特性直接影响到航天器或航空器瞬态热流密度测量的可靠性和准确性,而目前缺乏对其动态特性进行检测的有效方法,阻碍了瞬态热流密度传感器的研发和工程应用。针对这一问题,本文设计了一种瞬态热流发生器形成可控的瞬态热流作为检测热流密度传感器的瞬态激励源。该瞬态热流发生器参考了脉冲爆震原理,以氢气和氧气作为反应物,形成单次瞬态热流。研究的重点在于降低发生器内的压力以适用于热流密度传感器动态特性的检测,获得可复现的瞬态热流激励信号,同时保障传感器的结构安全。研究中采用了数值仿真和实验研究相结合的方法。在仿真中按照不同的当量比、初始压力和氢气浓度设计了9种工况,研究了单次脉冲压力的变化规律。设计并构建了瞬态热流发生装置,并完成了相关实验。根据仿真结果,通过调控当量比、初始压力以及氢气浓度,研究了单次脉冲压力和热流参数稳定性变化的规律。通过调控将瞬态流动压力控制在热流密度传感器安全承压范围之内,同时具有上升沿为0.09ms的瞬态热流激励信号,并且实现了瞬态热流和压力的同步测量。本研究为热流密度传感器动态特性的检测提供了新方法。
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