基于多波长光谱辐射燃气温度测试方法是一种非接触式、可测极高温度的测温方法。本书详细介绍基于普朗克定理的多波长光谱辐射火箭发动机燃气温度测试原理、温度测试系统设计与搭建、温度测试系统标定、充气与非充气两种测温发动机内流场仿真、不同配方推进剂在发动机内燃气温度测量、测温数据处理软件等。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 常用固体推进剂燃烧温度测量方法 2
1.1.1 热电偶温度测量方法 2
1.1.2 其他温度测量方法 3
1.2 火箭发动机燃气温度测试方法应用现状 8
1.2.1 接触式测温法的应用研究现状 8
1.2.2 非接触式测温法的应用研究现状 8
1.3 火箭发动机燃气温度测试难点分析 11
1.4 本章小结 13
第2章 温度测量基础 14
2.1 温度测量的基本术语 14
2.1.1 关于温度 14
2.1.2 关于温标 14
2.1.3 温度量值溯源 15
2.2 接触式温度测量 16
2.2.1 电阻温度计 16
2.2.2 热电偶温度计 17
2.3 辐射温度测量 18
2.3.1 辐射测温的基本概念 19
2.3.2 辐射测温的理论基础 21
2.3.3 常用辐射测温方法 23
2.3.4 辐射测温的几个重要概念 25
2.4 本章小结 27
第3章 多波长光谱辐射燃气温度测试 28
3.1 燃烧室燃气的热辐射特性 29
3.1.1 光谱辐射机理与温度的关系 29
3.1.2 燃气热辐射光谱特性分析 30
3.1.3 发动机燃烧室黑体特性分析 31
3.2 多波长光谱辐射燃气温度测试原理 33
3.2.1 发射率和光谱发射率对辐射测温的影响分析 33
3.2.2 基于普朗克定律的多光谱辐射测温 34
3.2.3 光谱数据处理 35
3.2.4 燃气热辐射光谱曲线特征验证 38
3.3 本章小结 40
第4章 多波长光谱辐射燃气温度测试系统组成 41
4.1 燃气温度测试系统总体设计 41
4.2 多波长光谱仪 41
4.3 测控系统和数据处理系统 44
4.4 光谱传输系统 45
4.5 燃气温度测试系统参数选择 46
4.5.1 光谱波段选择 46
4.5.2 光谱分析仪其他参数选择 46
4.6 本章小结 47
第5章 燃气温度测试系统标定及测量验证 48
5.1 测温系统标定原理 48
5.1.1 光谱高温仪测量模型 48
5.1.2 光谱高温仪标定 50
5.2 黑体炉标定分析 52
5.2.1 黑体炉标定装置构成 54
5.2.2 黑体炉标定实验结果分析 55
5.3 钨丝灯温度测量验证 56
5.3.1 钨丝灯温度测量实验系统 56
5.3.2 钨丝灯温度测量结果分析 56
5.4 本章小结 57
第6章 燃气温度测试系统校准 58
6.1 校准目的与要求 58
6.1.1 校准目的与定义 58
6.1.2 校准的依据与要求 58
6.2 校准方法与设备 59
6.2.1 测温系统需要校准的计量特性 59
6.2.2 测温系统校准的标准及配套设备 59
6.2.3 测温系统校准方法和步骤 61
6.2.4 测温系统校准不确定度 62
6.2.5 测温系统校准实例 63
6.3 本章小结 64
第7章 非充气式测温系统设计与流场仿真 65
7.1 非充气式测温系统组成与设计 65
7.1.1 非充气式测温发动机总体设计 66
7.1.2 压强数据采集系统 79
7.2 非充气式测温火箭发动机内流场数值仿真 80
7.2.1 非充气式测温火箭发动机数值仿真模型 80
7.2.2 测温火箭发动机尺寸对轴心温度的影响 85
7.2.3 散热损失对轴心温度的影响 86
7.3 本章小结 92
第8章 非充气式火箭发动机燃烧室燃气温度测试 93
8.1 推进剂理论燃烧温度计算 93
8.2 燃气温度测试实验方案 94
8.3 火箭发动机燃烧室燃气温度测试结果及分析 94
8.3.1 P1推进剂燃烧室火焰温度测试结果 94
8.3.2 P2推进剂燃烧室火焰温度测试结果 96
8.3.3 P3推进剂燃烧室火焰温度测试结果 97
8.4 本章小结 98
第9章 充气式测温系统设计与流场仿真 99
9.1 充气式测温系统组成与设计 99
9.1.1 充气式测温发动机详细设计 99
9.1.2 充气系统 103
9.2 充气式测温火箭发动机数值仿真模型 104
9.2.1 物理模型和网格 104
9.2.2 边界条件 105
9.3 充气式测温火箭发动机数值仿真结果及分析 105
9.3.1 工况一条件下火箭发动机内流场数值仿真 106
9.3.2 工况二条件下火箭发动机内流场数值仿真 115
9.4 本章小结 126
第10章 热电偶测温系统 127
10.1 热电偶测温原理与选用 127
10.1.1 热电偶测温原理 127
10.1.2 热电偶选用原则 128
10.1.3 发动机测温用钨铼热电偶的选用 128
10.2 钨铼热电偶测温系统组成 129
10.2.1 系统组成原理 129
10.2.2 钨铼热电偶传感器 130
10.2.3 热电偶信号采集处理器 132
10.2.4 钨铼热电偶测温系统软件 133
10.3 钨铼热电偶校准 138
10.3.1 300～1500℃钨铼热电偶校准 138
10.3.2 1500～2300℃钨铼热电偶校准 139
10.4 发动机钨铼热电偶测温系统的测量不确定度分析 139
10.4.1 钨铼热电偶校准不确定度分量u1 139
10.4.2 保护支撑套管对热电偶测头的导热影响u2 141
10.4.3 热电偶信号采集器测量不确定度分量u3 141
10.4.4 合成标准不确定度 141
10.5 本章小结 142
第11章 充气式火箭发动机燃烧室燃气温度测试 143
11.1 推进剂理论燃烧温度计算 143
11.2 燃气温度测试实验方案 143
11.3 火箭发动机燃烧室燃气温度测试结果及分析 144
11.3.1 F1推进剂发动机燃烧室燃气温度测试结果及分析 145
11.3.2 F2推进剂发动机燃烧室燃气温度测试结果及分析 147
11.3.3 F3推进剂发动机燃烧室燃气温度测试结果及分析 150
11.4 本章小结 153
第12章 燃温测试结果重现性与相关性分析 154
12.1 测试结果重现性分析 154
12.1.1 钨铼热电偶测试结果重现性分析 154
12.1.2 多波长光谱仪燃温测试结果重现性分析 159
12.1.3 小结 164
12.2 钨铼热电偶法与多波长光谱测温法相关性分析 164
12.3 本章小结 166
第13章 燃温测试软件及操作范例 167
13.1 燃温测试软件介绍 167
13.1.1 编程环境 167
13.1.2 工作流程 167
13.1.3 软件模块 168
13.2 范例 169
13.2.1 初始化模块 169
13.2.2 校准模块 170
13.2.3 温度测量模块 172
13.2.4 数据处理软件 174
13.3 本章小结 175
参考文献 176
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