烟火药火焰流场及其正在燃烧粒子的空间分布

烟火药火焰中正在燃烧粒子的流场与空间分布对于其点火与辐射性能起着非常重要作用。首先基于烟火药火焰流场的喷射初速等参数建立粒子轨迹模型;然后利用高速摄影仪（HSC）,通过调整曝光时间辨析烟火药燃烧火焰中正在燃烧粒子,采用图像处理技术得到粒子的坐标位置和速度矢量,印证粒子轨迹模型并进行修正,从而得到正在燃烧粒子速度分布规律;利用粒子图像速度场仪（PIV）测试烟火药的火焰流场,并与粒子流场进行对比分析。结果显示:正在燃烧粒子形成的流场与火焰流场方向一致,等速区域轮廓有较大差别。随着火焰的升高,火焰流场有收敛趋势,而正在燃烧粒子成离散性。     

旋流火焰三维温度场与速度场的同时激光测量

燃烧诊断与流场显示领域的研究热点已延伸至研发同时满足非侵入式、多参量同步测量、定量计算、多维可视化等技术要求的显示、测量新方法。研究复杂燃烧三维温度场和速度场的同时激光测量,表征燃烧化学反应和流场输运的重要特性。提出一种光偏折层析测温方法与粒子图像测速方法相结合的燃烧多参量场激光测量方法。设计温度场和速度场激光测量的实验系统,获取4方向莫尔偏折条纹和4幅火焰粒子图像。同时重建与可视化旋流燃烧温度分布和速度云图、流线、涡量等流场,并分析不同工况下的旋流火焰特性。对直接测量数据与重建结果进行对比,验证了所提方法的有效性。     

基于视觉的空间粒子弱刚性运动约束

在对流场进行的激光测量中,针对运动粒子在具有一定体积的流场中透视成像后易出现的运动重叠问题,研究了粒子图像测速(PIV,particle image velocimetry)技术中近邻粒子的弱刚性运动,提出了应用于PIV系统中的空间粒子运动测量的约束条件(MPMC,movable particle measurement constraint),并给出其数学表达式.该约束条件基于PIV的近邻性准则并以邻近的粒子团作为匹配对象,利用视平面内相同运动的特征直线具有公共点的性质对前后两帧图像中的粒子进行运动检测.最后,通过仿真实验证明该方法的有效性.     

基于MTV型薄膜烟火药毫米波辐射性能研究

为探究烟火药的毫米波辐射性能,在传统MTV(Magnesium-Teflon-Viton)型烟火药的基础上,以乳糖和碳纤维为添加剂,制备一种薄膜型烟火材料,对该种材料的燃烧性能和毫米波辐射性能进行测试分析。研究结果显示,乳糖的添加能有效降低烟火药的燃温和燃速,提高烟火药的燃烧稳定性。当乳糖在烟火药中的占比达到20%时,燃烧火焰的最高温度从1930 ℃下降到1220 ℃,持续燃烧时间从1.8 s 增加到6 s。碳纤维能够增强烟火药的毫米波辐射强度,且随着烟火药燃烧温度的降低,碳纤维对烟火药毫米波辐射的增强愈加明显,当烟火药中乳糖占比为15%,碳纤维添加量为0.625%,短切长度为1 mm 时,烟火药燃烧火焰的毫米波辐射强度增强了约40%。     

基于粒子图像测速的XeF(C-A)气体激光器增益区流场测量

基于粒子图像测速(PIV)技术,测量了闭合循环脉冲XeF(C-A)蓝绿准分子激光器增益区的流场。研究了放电区域内流场中心区、近激光窗口区和过渡区在未放电条件下定常流场的流速特征及放电后不同时刻的流场形态,分析了放电后流场的恢复时间与风机转动频率、放电电压的关系。结果表明:在近窗口区域,存在流速缓慢的涡流;在流场中心区,流速较大且分布均匀;放电后瞬态出现了流速极慢的流场停滞现象。     

基于视觉的空间粒子弱刚性运动约束

在对流场进行的激光测量中,针对运动粒子在具有一定体积的流场中透视成像后易出现的运动重叠问题,研究了粒子图像测速（PIV,particle image velodmetry）技术中近邻粒子的弱刚性运动,提出了应用于PIV系统中的空间粒子运动测量的约束条件（MPMC,movable particle measurement constraint）,并给出其数学表达式。该约束条件基于PIV的近邻性准则并以邻近的粒子团作为匹配对象,利用视平面内相同运动的特征直线具有公共点的性质对前后两帧图像中的粒子进行运动检测。最后,通过仿真实验证明该方法的有效性。     

激光同轴送粉喷嘴射流场研究

激光同轴送粉喷嘴是激光直接制造系统中核心部件之一,喷嘴的保护气体流场对金属粉末的流动和零件材料的性能影响较大.研究应用粒子图像测速(PIV)技术测量激光同轴送粉喷嘴轴截面保护气体的流场,并对此进行了相应的计算与分析.结果表明,喷嘴三个喷口之间的壁厚对喷嘴附近的流场影响较大,促使喷嘴喷口处产生两对对称旋涡,不利于粉末的输送和聚焦.喷嘴的三个喷口的喷出气流速度一致时,速度界面的湍流扩散和动量交换较小,将产生一个有利于输送金属粉末的稳定流场.     

流场测速中基于深度卷积神经网络的光学畸变校正技术

基于光学成像的流场测量技术,如粒子图像测速技术（PIV）,易受到因流体中折射率的不均匀性或晃动的介质边界引起的光学畸变而带来的影响。这些畸变会使得示踪粒子在图像上的位置分布产生误差且严重影响图像清晰度,从而增大流场速度测量的误差。为了提高光学流场速度测量的测量精度,自适应光学系统可以应用于其中去校正光学畸变。基于图像流场测量中的光学像差具有频率高,动态范围大,空间分辨率高等特点,对于这一应用场景,基于波前校正器件的自适应光学系统受到了器件本身性能的影响。基于深度学习的自适应光学技术在流场测量中的应用,建立了一种基于深度神经网络的无波前校正器件自适应光学校正技术,以深度神经网络代替传统的波前校正器件,用于粒子图像测速技术中的光学畸变校正。为了生成神经网络所需要的训练和测试数据集,搭建了可以实现波前测量的粒子图像测速实验平台,分析并建立了光学畸变在粒子图像上的图像退化模型。最后,以校正后PIV图像的校正效果和流场速度测量结果作为评价标准,对所建立神经网络的畸变校正性能进行了分析。     

飞机发动机尾流流场数值模拟与红外特性计算

建立飞机尾喷管的三维几何模型,利用Fluent 6.3.26软件对喷管外的流场区域进行数值模拟,基于发动机完全燃烧假设得到尾焰流场温度、压强等流场数据。利用K-分布法计算尾焰气体辐射参数,采用反向蒙特卡洛法(RMC)对气体红外辐射特性进行了计算,最终获得尾焰的红外辐射图像。     

2DPIV技术在激光辐照液体贮箱中的应用

实验研究激光对液体贮箱的辐照效应时,需测量贮箱内液体的流动状态.当壳体温度不超过液体的饱和温度时,贮箱内液体为自然对流形态.利用粒子图像测速(PIV)技术,搭建了二维数字PIV系统,实现了液体平面内的速度场测量.采用粒径1～5 μm、密度1.05 g/cm3的空心玻璃微珠微粒做为示踪粒子;利用532 nm连续波激光器和三个平凸柱透镜构建了片光系统;采用装有微透镜阵列的CCD相机记录粒子图像;利用互相关算法处理粒子图像计算速度场.将此技术应用于激光辐照液体贮箱实验之中,实验结果与数值计算结果相符较好.     

3D velocity field reconstruction of gas-liquid two-phase flow based on space-time multi-scale binocular-PIV technology

For particle image velocimetry (PIV) technique, the two-dimensional (2D) PIV by one camera can only obtain 2D velocity field, while three-dimensional (3D) PIV based on tomography by three or four cameras is always complex and expensive. In this work, a binocular-PIV technology based on two cameras was proposed to reconstruct the 3D velocity field of gas-liquid two-phase flow, which is a combination of the binocular stereo vision and cross-correlation based on fast Fourier transform (CC-FFT). The depth of particle was calculated by binocular stereo vision on space scale, and the plane displacement of particles was acquired by CC-FFT on time scale. Experimental results have proved the effectiveness of the proposed method in 3D reconstruction of velocity field for gas-liquid two-phase flow.     

瞬态光谱测量技术与多光谱辐射测温技术的巧妙结合——用于测定火工药剂的燃烧温度

为了准确测量火工药剂的燃烧温度,分析了火工药剂的燃烧辐射特性,利用瞬态光谱测量技术测定了几种典型火工药剂燃烧火焰的辐射光谱曲线.在分析典型火工药剂的燃烧辐射光谱曲线的基础上,根据多光谱辐射测温技术的工作原理设计和研制了一种具有12个测试通道的多光谱辐射测温系统.采用黑体炉对该系统的稳定性和准确性进行了验证.最后以某火工...     

基于激光的多相流测试技术应用研究进展

激光测速已广泛存在多相流动测量中,测量原理主要有相关性原理和多普勒原理,将两种测量原理分别与成像技术或光散射理论结合发展了多种测试技术。本文对基于激光的多相流测试技术在多相流动测量应用研究进展进行分析和综述,并对今后发展进行展望。粒子成像测速技术、激光多普勒测速仪、相位多普勒风速计等已成为多相流动参数测量的有效工具,激光诱导荧光技术在工程多相流动相分离领域应用前景较好。随着对多相流动机理认识的加深,三维粒子成像测速技术、全息粒子图像测速技术等将是今后多相流动测量领域发展的热点。     

激光法测量湍流流场时散射粒子的选择

激光技术测速时需要有合适的粒子。本文研究了用三维粒子动态分析仪(PDA)测量湍流流场时选择合适的散射粒子的问题。试验结果和理论分析表明:(1)散射粒子的特性参数是影响测速精度的重要因素;(2)在湍流度较高的流场中测量时应尽可能选择直径小、密度低、折射率大的粒子作为散射粒子,而且粒子散播的浓度要合适。     

基于图像的激光熔覆粉末粒子运动行为分析

为研究送粉参量(送粉量和送粉气流量)变化对激光熔覆过程同轴载气粉末粒子运动行为的影响,建立了数字粒子图像测速试验装置,开发了图像处理软件,得到了不同送粉参量精确的速度场云图以及z轴方向(垂直方向)浓度分布情况。结果表明,在送粉量一定的情况下,随送粉气流量的增加,粉末粒子的初始速度呈线性增大,并使z轴方向速度的增加值加大,而对粉末流浓度影响较小。在气流量一定的情况下,送粉量与粒子速度在一定范围内有一定比例关系,超出送粉量0.33g/s～0.83g/s范围,其影响将减弱。由于粉嘴结构的原因,沿出粉方向存在粉末发散汇聚再发散的变化。汇聚的实现与气体流量关系较大。     

基于激光多普勒测速的流场测试技术

激光多普勒测速技术,作为一种非接触式测速技术,具有测速精度高,测速范围广,空间分辨率高,不影响流场分布、可测远距离速度场等优点。因此多普勒测速技术已经在众多领域中得到广泛的应用。本文主要从理论上对激光多普勒测速技术进行分析,从实验角度阐述了激光多普勒测速技术的工作机理。并对激光多普勒测速技术在内燃机中流场测试应用的可行性进行分析,最后介绍了多普勒测速技术在内燃机流场测试中的应用和国内外发展情况。     

一种电磁阀回路通用测试模块的设计方法

本文提供了一种标准化的航空器通用测试模块的设计方法。其主要功能是完成飞行器上火工品和电磁阀回路的阻值测试,以保证各火工品及电磁阀回路的状态正常。其采用VPX标准的6U模块化设计,通过接收地面指令,按照固定的顺序对每一路火工品和电磁阀回路阻值进行分时轮循测试。