[发明专利]一种观测不同真空度环境下气流流场结构的装置及方法

摘要

本发明公开了一种观测不同真空度环境下气流流场结构的装置及方法，所述装置由光源、准直镜、压力变送器、气体喷管、真空室、聚焦透镜、刀口、镜头、高反高透镜、第一CCD相机、第二CCD相机和全反镜、聚焦凸柱透镜、准直凸柱透镜、平凹透镜、激光器、真空泵、气体喷管和真空泵构成。本发明利用纹影法及丙酮PLIF同时对不同真空度环境下气流流场结构进行观测，通过同一时刻两种观测方式获得信息的对比矫正进而获得真实的气流流场结构。本发明为提高高空及太空中激光点火成功几率和可靠性，专注于观测不同真空度下的气流流场结构，发明中的装置及方法所获得的气流流场结构信息能够有效的帮助不同环境下发动机的激光点火方案选择最佳点火位置。

主权项

观测不同真空度环境下气流流场结构的装置实现观测不同真空度环境下气流流场结构的方法，所述装置由光源、准直镜、压力变送器、气体喷管、真空室、聚焦透镜、刀口、镜头、高反高透镜、第一CCD相机、第二CCD相机和全反镜、聚焦凸柱透镜、准直凸柱透镜、平凹透镜、激光器、真空泵、气体喷管和真空泵构成，其中：沿X轴方向设置有光源、准直镜、真空室、聚焦透镜、刀口、镜头、高反高透镜、第一CCD相机、全反镜和第二CCD相机，沿Y轴方向设置有激光器、平凹透镜、准直凸柱透镜、聚焦凸柱透镜、真空室，真空室上连接有压力变送器、气体喷管和真空泵，光源经准直镜准直后形成平行于X轴的光束，经真空室、聚焦透镜、刀口后进入高反高透镜，高反高透镜将光源发出的光全部通过进入后面的第一CCD相机中获得纹影图像，激光器发射的激光经平凹透镜扩束和准直凸柱透镜准直后形成平行于Y轴的光束，再经聚焦凸柱透镜形成垂直于X轴的片状光束，高反高透镜将片状光束激发真空室内丙酮产生的荧光全部反射出并经由全反镜进入第二CCD相机获得丙酮荧光分布图像；其特征在于所述方法步骤如下：步骤一、通过真空泵改变真空室内真空度，将预混丙酮气体的气流经由气体喷管喷注进入真空室；步骤二、光源的光经由准直镜形成准直光通过真空室内观测区域，刀口放置在聚焦透镜焦点处，形成纹影图像；步骤三、激光经由平凹透镜、准直凸柱透镜、聚焦凸柱透镜整形为片状光束通过真空室内观测区域，激发丙酮分子产生荧光；步骤四、调整激光片状光束、第一CCD相机像平面、第二CCD相机像平面与光源光柱在观测区域重合，高反高透镜将光源发出的光全部通过进入后面的第一CCD相机中获得纹影图像，同时将激光片状光束激发丙酮产生的荧光全部反射出并经由全反镜进入第二个CCD相机获得丙酮荧光分布图像；步骤五、将两个CCD相机分别获得的气流结构纹影图像及丙酮荧光分布图像进行对比矫正，获得不同真空度下气流喷注所形成的流场结构信息。