基于吸收光谱的火箭发动机羽流参数测量和仿真
能源与动力工程资助企业: 北京金强利达科技有限公司
企业导师: 谭英军
指导教师: 乔信起
项目成员: 王凯,鲍俊龙,殷盛铭
项目概述
在航天领域,姿轨控发动机是航天飞行器的重要动力来源。在高空的低气压环境下,姿轨控发动机燃气会形成羽流场,而羽流场是一种高速高温的流场,它的存在不仅可能对航天器表面进行破坏,还可能干扰着航天器传感器的正常工作。而针对羽流场的研究,往往受制于仿真模拟的不准确问题和实验测量方法的空缺。本项目旨在设计一款基于吸收光谱的可用于真空实验舱使用的发动机羽流场测量设备,弥补了真空实验舱内实验测量方法的空缺。
项目目标
本项目总体目标是设计一套适用真空实验舱使用发动机燃气测温测速设备,设备基于水分子吸收光谱的双色测温原理和基于多普勒频移效应测速原理。发展针对燃烧流场的燃气温度、组分测量能力,对燃气热动力状态和辐射性能进行测量,同时可以对真空压力下的发动机燃烧过程进行监测。测温测速系统通过对H2O、CO2光谱的高灵敏度测量,实现高频原位的发动机真空压力下温度场测量和燃烧诊断监测,可以在发动机燃气的温度、组分进行有效测量和评估。
项目成果
(1)完成了引射器内部流场情况的仿真,计算得到了引射器内部温度场、速度场的云图,并比较了不同边界条件下的结果。
(2)完成了设计的测速系统对流场的速度仿真计算,验证设计测速系统速度测速的可行性。
(3)完成了设计的测温系统对流场温度的仿真计算,反演得到了三维的温度分布,验证了设计测温系统的温度测量可行性,并比较了误差。
(4)完成了设计的流场测量系统的搭建。