Toepassing van hyperspectrale camera's bij het bestuderen van de atomisering en verbranding van nanofluïde brandstoffen op basis van boor

I. Onderzoeksgegevens en testvereisten

In het kader van het onderzoek naar voortstuwingssystemen voor de luchtvaart en de ruimtevaart zijn op boor gebaseerde hoogenergetische nanofluïde brandstoffen een nieuw type brandstof met een hoge energiedichtheid.zijn veel aandacht getrokken omwille van hun vermenging en verbrandingskenmerkenBij de studie van de ontstekings- en verbrandingskenmerken van B/JP-10 nanofluïde brandstoffenHet onderzoeksteam moest de ruimtelijke emissiespectrums van de verbrandingsvlam van de brandstofvertoning testen..

Traditionele spectrale testmethoden hebben moeite met het verkrijgen van spectrale informatie op verschillende plaatsen van de vlam.Overwegende dat beeldvormende hyperspectrale camera's tegelijkertijd de ruimtelijke en spectrale informatie van het doel kunnen verzamelen;Het onderzoeksteam koos voor de FS-22 imaging hyperspectral camera, geproduceerd door CHNSpec Technology Co., Ltd.de ruimtelijke stralingsspektrums van de verbrandingsvlam systematisch te testen.

II. Testmethoden en spectraalselectie

Tijdens het onderzoeksproces werd de FS-22 imaging hyperspectral camera gebruikt in combinatie met een nanofluid fuel atomization combustion test systeem.Dit testsysteem bestaat hoofdzakelijk uit een systeem voor het toevoegen van monstersEen luchtprothese wordt gebruikt om de op boron gebaseerde nanofluïde brandstof te atomiseren.en een plasmaboog wordt gebruikt om de geatomiserde straal van het monster te ontsteken.

De hyperspectrale camera werd gebruikt om ruimtelijke stralingsspectrumgegevens te verzamelen van de verbrandingsvlam.Gebaseerd op de typische kenmerkende spectra van het boorelement en de verbranding van koolwaterstofbrandstoffen, heeft het onderzoeksteam twee specifieke stralingsbanden geselecteerd voor analyse:

1. 431 nm (blauwe band):overeenkomt met de straling van CH-radicalen, die wordt gebruikt om de verbrandingsreactie van de koolwaterstofbrandstof JP-10 te karakteriseren.

2. 581 nm (groene band):overeenkomt met de straling van BO2-radicalen, die gebruikt wordt om de verbrandingsreactie van boordeeltjes te karakteriseren.

Figuur 7.11 Stralingsdichtheid van 10 gewichtspercenten B/JP-10 Nanofluide brandstof bij 431 nm en 581 nm

Door beeldanalyse van de ruimtelijke verdeling van de stralingsintensiteit in deze twee kenmerkende banden,Onderzoekers kunnen de dominante reactietypen onderscheiden op verschillende posities binnen de geatomiserde vlam..

III. Experimentele resultaten en analyse

Spektralanalyse van de axiale middenpositie

De beeldgegevens van de hyperspectrale camera tonen aan dat de spectrale straling in het ascentrum van de geatomieerde fakkel duidelijke variatiepatronen vertoont.De spectraalcurven in positie 1 en 2 bevatten de karakteristieke "vijfvingerpieken" van de borverbranding., en de stralingsintensiteit neemt toe met de afstand van de spuitstuk,een reactie van borverbranding in het midden van de geatomiseerde vlam van de spuitstuk naar positie 2 en geleidelijk versterkt met de beweging van de bordeeltjesVan positie 3 tot positie 5 verdwijnen de boroneffektiepieken in het midden van de geatomiserde vlam.met vermelding dat er in dit deel geen significante chemische reactie van boordeeltjes plaatsvindt.

Spektralanalyse van radiale posities

Door de positie 4, waar de intensiteit van de axiale straling het hoogst is, als middelpunt te nemen, bleek uit een vergelijkende analyse van de spectrale straling op verschillende radiale posities:de boronstraling heeft een karakteristieke piek aan zowel de bovenste als de onderste rand van de geatomiserde vlamDe totale stralingsintensiteit aan de bovenkant is iets hoger dan aan de onderkant, omdat de JP-10-damp onder invloed van drijfvermogen naar boven beweegt.wat resulteert in een grotere hoeveelheid JP-10 die deelneemt aan de reactie in het bovenste deel van de fakkelTegelijkertijd bestaan er aan de onderkant duidelijke borusstralingspeken, wat overeenkomt met het karakteristiek van borum dat zich onder invloed van de zwaartekracht naar beneden beweegt.

Verbrandingszoneverdeling

Gebaseerd op de gegevens van de hyperspectrale camera en gecombineerd met brandstofverbrandingsbeelden,het onderzoeksteam verdeelde het centrum van de B/JP-10 nanofluïde brandstof atomisatie vlam langs de asrichting van het mondstuk in vier verbrandingszones: B/JP-10 gekoppelde verbrandingszone (uitlaatsectie), JP-10 eenfasige verbrandingszone (stabiele verbrandingssectie), B/JP-10 gekoppelde verbrandingszone (achtervlamsectie),en eenfasige verbrandingszone met boorDeze regionale verdeling vormt de basis voor een beter begrip van het verbrandingsmechanisme van de verbrandingsstof.

IV. Samenvatting van de zaak

The application of the CHNSpec FigSpec FS-22 hyperspectral camera in the research and development of boron-based high-energy nanofluid fuels has achieved the integrated collection of spatial and spectral information during the combustion process, waarbij het probleem wordt opgelost dat de traditionele detectiemethoden het moeilijk vinden om het hele vlamveld te dekken en de componentenverdelingen niet tegelijkertijd kunnen verkrijgen.De stabiele beeldvorming en de fijne spectrale resolutie bieden een betrouwbaar detectiemiddel voor het optimaliseren van de hoge-energie brandstofformuleDe Commissie heeft de Commissie verzocht om een verslag uit te brengen over de resultaten van de evaluatie van de in het kader van het programma opgestelde programma's en over de resultaten van de evaluatie van het programma.

Aanbeveling voor het product:FigSpec FS-22 imaging hyperspectral camera

• Beeldresolutie: 1920*1920
• Spectrumbereik: 400-1000 nm
• Spectrumresolutie (FWHM): 5 nm
• Aantal spectrale kanalen: 600