铝粉颗粒是现代复合推进剂中广泛使用的金属添加剂,铝粉的加入能够提高发动机比冲、装填比以及抑制高频燃烧不稳定现象。开展推进剂铝颗粒燃烧测量研究,揭示铝颗粒燃烧机理及规律,对于固体火箭发动机性能优化和改善燃烧不稳定现象具有重要的科学意义和工程价值。为解决传统的光学拍摄方法和产物粒子收集方法用于固体推进剂铝燃烧研究存在景深过小、无法实时在线测量的问题,亟需发展更精细的燃烧诊断技术。基于此,本文将数字全息(Digital Holography,DH)三维测量技术应用于固体推进剂铝燃烧的测量中。本文开展的主要研究工作如下:(1)从标量衍射理论出发,结合全息技术的数学描述编写了数字全息重建算法,包括菲涅尔变换法、卷积法以及角谱法。分别利用三种重建算法开展颗粒全息重建,结果表明三种重建方法均能够开展数字全息的重建工作。因为采用空间采样的不同,三种算法有各自的适用范围,重建速度也不相同。经过验证,卷积法和角谱法较适用颗粒全息的重建。(2)结合固体推进剂铝颗粒燃烧特点,自主设计、搭建了一套数字全息测量系统主要包括激光器、空间滤波系统及采集成像系统。并对数字全息测量系统各光学部件进行了详细的参数设计。利用标准粒径颗粒板对测量系统精确度进行了标定,保证了测量的准确性。开展了冷态下Al2O3颗粒场的测量实验,能够清晰地获得空间不同位置颗粒的聚焦图像。(3)利用设计的数字全息测量系统在0.1MPa、1MPa工况下开展推进剂铝颗粒燃烧测量实验,获得了较好的实验测量结果。实验中捕获到的燃烧铝颗粒能够清晰地分辨凝相颗粒区与气相火焰区。基于该数字全息测量系统获得了推进剂铝燃烧的整个动态燃烧过程,包括铝颗粒的动态团聚过程、团聚物的动态融合过程、细丝的形成过程、团聚物的破裂过程以及团聚物间的动态碰撞融合过程。(4)利用编写的数值重建算法对燃烧铝颗粒空间分布进行测量,精确获得燃烧场中铝颗粒的空间分布,通过统计不同时刻全息图像中的燃烧铝颗粒,获得了推进剂近燃面铝颗粒的粒径分布。(5)尝试利用数字全息在3MPa、5MPa下开展推进剂铝燃烧的测量实验,分析了高压下数字全息用于铝燃烧测量存在的问题。本文的研究表明数字全息技术不仅能够获得推进剂铝颗粒燃烧的动态过程,还能够准确测得燃烧颗粒粒径、粒径分布以及空间分布,能够为铝燃烧机理及燃烧模型的建立提供重要的数据支撑。