雾化场粒径测量对于测试和评价喷雾性能意义重大, 总结分析光学粒径测量技术手段十分重要。介绍了喷雾的基本原理及粒径数学表征; 论述了喷雾场测试中主流及新兴的粒径光学测试方法如光散射、平面结构光照明、相位多普勒分析仪、激光全息技术、双光谱成像等方法的原理及特点, 列举了这些测试方法的典型应用场合。针对喷雾场测试中存在的问题分别进行总结评述并进行对比分析, 对喷雾场粒径测量中如何恰当选取测试方法给出具体的参考建议。

提出了一种液氧煤油发动机尾焰红外辐射特性计算方法, 首先采用计算流体力学软件对液氧煤油发动机内流场进行计算, 然后以获得喷管喉部截面参数作为入口边界条件计算发动机尾焰流场, 最后以发动机尾焰流场参数分布为基础, 采用有限体积法对发动机尾焰红外光谱辐射特性和成像特性进行计算, 并对比验证了模型和方法的准确性。 在此基础上, 研究了化学反应机理和复燃反应过程对尾焰红外辐射特性影响。 结果表明, 采用多步化学反应能够准确模拟液氧煤油发动机内流场, 温度相比热力学计算大3.34%, 压力相比试车测量大2.89%; 考虑复燃反应使尾焰红外辐射强度增强显著, 在采用单步化学反应和多步化学反应两种工况下2~5波段红外辐射强度分别增大50%~100%和150%~170%, 但不会影响尾焰红外光谱辐射特性和红外总辐射强度随探测角变化趋势; 采用单步化学反应和多步化学反应都能够获得清晰结构的红外成像图像, 但是前者2~5尾焰红外辐射强度要比后者增大90%~190%, 且两种工况下发动机尾焰红外光谱辐射特性差别很大, 尾焰红外总辐射强度随探测角变化趋势也不同。

提出了一种考虑碳烟颗粒的气氧煤油发动机尾焰红外辐射特性计算方法, 首先对气氧煤油发动机纯气相内流场进行计算, 然后以喷管喉部作为气体和固体碳烟颗粒的入口边界计算发动机尾焰流场, 最后以发动机流场参数分布为基础, 采用有限体积法和伪气体理论对发动机尾焰红外辐射特性进行计算。 进行了气氧煤油发动机点火实验, 并将计算结果与实验结果进行对比分析。 结果表明, 燃烧室内两个压力测量点的测量与计算误差分别为1.4%和3.4%, 燃烧室内计算温度与热力学计算误差为2.16%, 证明了燃烧室流场计算模型的准确性。 含有碳烟颗粒的尾焰流场计算结果与热像仪测量结果比较吻合, 证明了尾焰流场计算方法和模型的准确性。 4.3 μm波段尾焰红外成像计算结果与工作在4.3 μm波段的红外热像仪测量结果吻合比较一致, 证明了尾焰红外辐射特性计算方法和模型的准确性。

不同推进剂火箭发动机尾焰中主要辐射气体组分不同, 采用谱带模型法精确快速求解不同推进剂火箭发动机尾焰红外辐射特性, 需要构建描述气体辐射特性的谱带参数数据库。提出了一种谱带参数库构建方法并开发了计算程序, 以HITEMP2010数据库为基础构建了波数间隔5 cm-1、温度间隔100 K的CO2和H2O谱带模型参数库, 通过与实验测量对比吸收系数分布特性、与逐线计算法对比透过率分布特性验证了所提出模型和开发程序的准确性; 在此基础上, 分别以HITEMP2010和HITRAN2012数据库为基础构建了辐射气体CO、OH、NO和NO2的谱带模型参数数据库, 并结合逐线计算法对比分析了不同温度下、不同光学行程下透过率分布特性。

为了研究在脉冲控制方式下, 准直流横向放电等离子体对超燃冲压发动机燃烧室燃料喷流流场的影响, 构建了脉冲控制下准直流横向放电等离子体模型, 分析了不同脉冲控制频率下等离子体对凹腔喷流流场特征结构、燃烧室总压损失、喷流下游掺混效率的影响。结果表明: 脉冲控制模式下, 等离子体能够有效控制喷流上游分离激波位置与强度、幅度, 导致凹腔流场参数周期性波动, 使得燃料与主流的掺混效率提高, 与定常控制方式相比脉冲控制方式能够减小压力损失。

基于准直流电弧放电热阻塞原理，以超燃燃烧室凹腔为研究对象，在凹腔后向台阶上部与凹腔底部靠近前壁面附近布置电极，脉冲控制方式产生丝状等离子体，分析了不同脉冲控制频率下壁面压力、剪切层、凹腔阻力以及质量交换率等性能参数的变化。结果表明：前后缘附近特征点的第一振荡特征频率都接近脉冲控制频率，之后的特征频率则与控制频率成倍频关系；丝状等离子体的存在破坏了凹腔内大回流区结构；等离子体对凹腔产生了预热效果；等离子体的存在减小了凹腔冷流阻力，且在较高控制频率下的阻力系数更低；凹腔质量交换率因等离子体的存在而大幅提高，较高控制频率下具有更高的质量交换率。