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本文利用激波管加热技术,得到温度在1000K~3000K范围内、持续时间在几百微秒到几毫秒的高温空气,采用宽波段能量计、光电探测器以及窄带滤波片等器件和设备,实验研究了高温空气在0.3~9μm宽波段范围内和中心波长在4.26μm、5.23μm、8.32μm处单位波长的绝对辐射功率。实验结果表明:在1000K~2000K温度范围内,高温空气宽波段的辐射功率在420W/g到920W/g的范围内;当温度高于2000K以上,辐射功率随着温度的升高增大较快,在2600K时,高温空气在宽波段范围内的辐射功率可达到2500W/g。按照同样的实验方案结合窄带红外滤波片,实验研究了含有不同比例的烧蚀粉末与空气的混合气体在相应波段的辐射特性功率。同时,通过采用可视化的激波管实验段,利用帧曝光的CCD照相系统拍摄了空气及含有粉末烧蚀产物的混合气体在不同高温状态下的空间分布图像。
本研究为了满足高温流场研究的需要,建立了一套使用激光光束作为照明光源的简易流场显示系统,从数字图像原理出发,将得到的流场图像和背景图像进行相减处理并通过对结果图像作相应的提升处理,得到了高质量的、以相干性较好的激光为照明光源的流场图像。实验结果表明,图像从根本上消除了使用激光光束作为流场照明光束带来的背景光源不均匀和图像中的干涉圆环或条纹的主要缺陷,为高温流场的显示和拍摄提供了可行的技术方法。在激光诱导高温微粒射流的研究和利用这种射流进行氢气、氧气和空气的混合气体点火实验中,利用平面激光光束的粒子散射技术和电离探测技术,分析研究了微粒射流在和激光脉冲相互作用过程中的演化特性和电离特性变化特征。实验揭示了利用这种高温微粒射流可以进行可燃预混气体的点火,最小点火能量可以低达25mJ;实验结果还表明:微粒射流离开煤靶表面时具有较大的初速度,整个射流具有一定的电离度。