【摘 要】
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Mg/CO2粉末火箭发动机是基于火星探测背景下提出的一种新型火箭发动机。Mg/CO2粉末燃烧火焰温度场是体现火焰辐射特性、粉末燃料性能和发动机工作状态的重要参数之一。精准测量Mg/CO2燃烧火焰温度场对了解粉末发动机燃烧室工作状况、评估粉末发动机综合性能等具有重要参考价值。辐射图像测温法是近年来的一种新型测温技术,这种测温技术基于彩色CCD图像传感器,结合光电转换技术、数字图像处理技术,并利用辐射
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Mg/CO2粉末火箭发动机是基于火星探测背景下提出的一种新型火箭发动机。Mg/CO2粉末燃烧火焰温度场是体现火焰辐射特性、粉末燃料性能和发动机工作状态的重要参数之一。精准测量Mg/CO2燃烧火焰温度场对了解粉末发动机燃烧室工作状况、评估粉末发动机综合性能等具有重要参考价值。辐射图像测温法是近年来的一种新型测温技术,这种测温技术基于彩色CCD图像传感器,结合光电转换技术、数字图像处理技术,并利用辐射测温原理最终获得温度结果。辐射图像测温法具有结构简便、测温精度高、测温响应快等诸多优势,适合应用于开展Mg/CO2燃烧火焰温度场的非接触式测量。本文基于普朗克辐射定律以及比色测温法原理,利用彩色CCD相机为主体搭建了一套能够实现高温物体温度测量的实验系统,并将这套实验系统应用于Mg/CO2燃烧火焰温度场的测量。在对Mg/CO2燃烧火焰温度场进行测量之前,通过高温标准辐射黑体炉实现对实验系统标定,得到响应系数Cg和修正系数k与温度之间的关系曲线,并再次通过高温标准黑体炉对比色测温法进行验证,把设定温度下对应的响应系数Cg和修正系数k的值代入比色测温公式得出测量温度值,与设定温度之间的误差小于1.2%,验证了比色测温法在高温物体测量中的可靠性。在此基础上,将彩色CCD辐射图像测温法应用于Mg/CO2燃烧火焰温度场的测量,得到了Mg/CO2燃烧火焰二维温度场分布图像。设计实验工况,研究了Mg粉颗粒粒径、预混气流雷诺数、CO2/Mg氧燃比对Mg/CO2燃烧火焰温度场的影响规律,结论如下:（1）所有工况下Mg/CO2稳定燃烧火焰温度在2500K-2900K之间。（2）雷诺数和氧燃比相同时,随着颗粒直径的增大,出口温度减小。（3）Mg颗粒粒径和氧燃比相同时,随着雷诺数Re的增大,出口温度减小。（4）Mg颗粒粒径和雷诺数相同时,随着氧燃比的增大,出口温度下降。
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