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平面双光子激光诱导荧光技术在高焓气流氧原子测量中的初步应用

罗杰 蒋刚 王国林 马昊军 刘丽萍 张军 潘德贤 邢英丽 唐飞

罗杰, 蒋刚, 王国林, 等. 平面双光子激光诱导荧光技术在高焓气流氧原子测量中的初步应用[J]. 实验流体力学, 2017, 31(1): 67-72. doi: 10.11729/syltlx20160033
引用本文: 罗杰, 蒋刚, 王国林, 等. 平面双光子激光诱导荧光技术在高焓气流氧原子测量中的初步应用[J]. 实验流体力学, 2017, 31(1): 67-72. doi: 10.11729/syltlx20160033
Luo Jie, Jiang Gang, Wang Guolin, et al. Preliminary application of planar two-photon LIF measurements of atom O in high-enthalpy flow field[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2017, 31(1): 67-72. doi: 10.11729/syltlx20160033
Citation: Luo Jie, Jiang Gang, Wang Guolin, et al. Preliminary application of planar two-photon LIF measurements of atom O in high-enthalpy flow field[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2017, 31(1): 67-72. doi: 10.11729/syltlx20160033

平面双光子激光诱导荧光技术在高焓气流氧原子测量中的初步应用

doi: 10.11729/syltlx20160033
详细信息
    通讯作者:

    罗杰(1983-),男,四川射洪人,工程师。研究方向:防热试验与技术。通信地址:中国空气动力研究与发展中心(621000)。E-mail:roger_ljon@163.com

  • 中图分类号: V211.74+5

Preliminary application of planar two-photon LIF measurements of atom O in high-enthalpy flow field

  • 摘要: 基于双光子吸收激光诱导荧光(Two-photon absorption laser-induced fluorescence,简称TALIF)技术,在纯净的高焓流场环境中进行测量,获得氧原子的荧光信号。为了获取更大区域内的流场信息,将激发激光整形成80mm宽的薄片状激光。通过对测试镜头的优化选择和对ICCD参数的合理设置,实现了对距离镜头大于1.2m超远目标的清晰成像。对所获取的荧光图像进行分析,在测试结果中可以清晰地看到超声速流场中在模型头部形成的弓形激波,亚声速流场中氧原子浓度在距头部30~50mm处最强,靠近模型头部处浓度较前方偏弱,这些结果符合实验预期。测试方法将在下一步运用到流场定量测量中。
  • 图  1  O-TALIF原理图

    Figure  1.  Schematic diagram of O-TALIF

    图  2  测试系统布置示意图

    Figure  2.  Layout of measurement system

    图  3  现场测试区域

    Figure  3.  Test area on the scene

    图  4  荧光强度随波长的变化

    Figure  4.  Fluorescent intensity changing with wavelength

    图  5  荧光强度随激光能量平方的变化

    Figure  5.  Fluorescent intensity changing with quadrate of laser energy

    图  6  状态1无激光激发时ICCD图像

    Figure  6.  ICCD image without excitation laser under condition 1

    图  7  状态1有激发激光时ICCD图像

    Figure  7.  ICCD image with excitation laser under condition 1

    图  8  状态1扣除背景后荧光图像

    Figure  8.  Fluorescent image after background correction under condition 1

    图  9  状态1不同位置荧光强度分布

    Figure  9.  Fluorescent intensity distribution at different locations under condition 1

    图  10  状态2无激光激发时ICCD图像

    Figure  10.  ICCD image without excitation laser under condition 2

    图  11  状态2有激发激光时ICCD图像

    Figure  11.  ICCD image with excitation laser under condition 2

    图  12  状态2扣除背景后荧光图像

    Figure  12.  Fluorescent image after background correction under condition 2

    图  13  状态2不同位置荧光强度分布

    Figure  13.  Fluorescent intensity distribution at different locations under condition 2

    表  1  实验状态参数表

    Table  1.   Parameters list of experimental condition

    状态功率
    /kW
    流量开度
    /%
    驻点压力
    /kPa
    驻点热流
    /(W·cm-2)
    实验段静压
    /kPa
    激光与喷管距离
    /mm
    模型与喷管距离
    /mm
    1220.035.13.7204 0.2180~160120
    2279.033.33.2240 0.9080~160120
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-02-25
  • 修回日期:  2016-10-09
  • 刊出日期:  2017-02-25

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    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日