Anwendung von Hyperspektralkameras bei der Erforschung der Atomisation und Verbrennung von borbasierten Nanoflüssigkeitsbrennstoffen

I. Forschungshintergrund und Prüfungsanforderungen

Im Bereich der Luft- und Raumfahrt-Antriebssystemforschung werden hochenergetische Nanoflüssigkeitsbrennstoffe auf Borbasis als neue Art von Kraftstoff mit hoher Energiedichte eingesetzt.die wegen ihrer Verbrennungs- und Sprengungsmerkmale große Aufmerksamkeit erhalten habenBei der Untersuchung der Zünd- und Verbrennungsmerkmale von B/JP-10-NanoflüssigkeitsbrennstoffenDas Forschungsteam musste die räumlich charakteristischen Emissionsspektren der Brennstoffverbrennungsflamme testen..

Bei herkömmlichen Spektralprüfmethoden ist es schwierig, Spektralinformationen an verschiedenen Stellen der Flamme zu erhalten.Die Überwachung der Datenübertragung erfolgt durch die Überwachung der Datenübertragung durch die Überwachung der Datenübertragung.Das Forscherteam wählte die von CHNSpec Technology Co., Ltd. hergestellte FS-22-Bildgebungshyperspektralkamera.Systematische Prüfung der räumlichen Strahlungsspektren der Brennstoffatomisierung.

II. Prüfmethoden und Spektralselektion

Während des Forschungsprozesses wurde die FS-22 bildgebende Hyperspektralkamera in Verbindung mit einem Nanofluid-Brennstoff-Atomisations-Verbrennungstestsystem eingesetzt.Dieses Prüfsystem besteht hauptsächlich aus einem Probenzuführsystem.Eine Luft-Atomisationsdüse wird zur Atomisation des borbasierten Nanoflüssigkeitsbrennstoffs verwendet.und ein Plasmabogen wird verwendet, um den atomisierten Strahl der Probe zu entzünden.

Die Hyperspektralkamera wurde verwendet, um Spektraldaten der Raumstrahlung der Brennstoffatomisierungsflamme zu sammeln.Auf der Grundlage der typischen charakteristischen Spektren der Verbrennung von Bor und KohlenwasserstoffDas Forscherteam wählte zwei spezifische Strahlungsbänder zur Analyse aus:

1. 431 nm (blaues Band):entspricht der Strahlung von CH-Radikalen, die zur Charakterisierung der Verbrennungsreaktion des Kohlenwasserstoffbrennstoffs JP-10 verwendet wird.

2. 581 nm (grünes Band):entspricht der Strahlung von BO2-Radikalen, die zur Charakterisierung der Verbrennungsreaktion von Borpartikeln verwendet wird.

Abbildung 7.11 Strahlungsdichte von 10 Gewichtsprozent B/JP-10 Nanoflüssigkeitsbrennstoff bei 431 nm und 581 nm

Durch die Durchführung einer Bildverarbeitung der räumlichen Verteilung der Strahlungsintensität in diesen beiden charakteristischen BandsForscher können die dominierenden Reaktionsarten an verschiedenen Positionen innerhalb der atomisierten Flamme unterscheiden.

III. Versuchsergebnisse und Analyse

Spektralanalyse der Achsenzentrumsposition

Die von der Hyperspektralkamera erfassten Bilddaten zeigen, dass die Spektralstrahlung am Achsenzentrum der atomisierten Fackel offensichtliche Variationsmuster zeigt.Die Spektralkurven in Position 1 und Position 2 enthalten die charakteristischen "Fünf-Finger-Gipfel" der Borverbrennung, und die Strahlungsstärke steigt mit dem Abstand zur Düse,Anzeige, dass im Zentrum der atomisierten Fackel eine Borverbrennungsreaktion von der Düse zur Position 2 stattfindet und sich mit der Bewegung von Borpartikeln allmählich verstärktVon Position 3 bis Position 5 verschwinden die charakteristischen Borspitzen in der Mitte der atomisierten Flamme.mit Angabe, dass in diesem Abschnitt keine signifikante chemische Reaktion von Borpartikeln stattfindet.

Spektralanalyse von Radialpositionen

In Position 4, wo die Strahlungsintensität des axalen Zentrums am höchsten ist, als Zentrum, ergab eine vergleichende Analyse der Spektralstrahlung in verschiedenen Radialpositionen:Die charakteristischen Spitzen der Borstrahlung befinden sich sowohl an den oberen als auch an den unteren Rändern der atomisierten Fackel., aber die Gesamtstrahlungsintensität am oberen Rand ist etwas höher als am unteren Rand. Dies liegt daran, dass sich der JP-10-Dampf unter dem Einfluss des Auftriebs nach oben bewegt,Dies führt zu einer größeren Menge an JP-10, die an der Reaktion am oberen Teil der Fackel teilnimmt.Gleichzeitig gibt es am unteren Rand deutliche, charakteristische Spitzen der Borstrahlung, was mit der Eigenschaft von Bor übereinstimmt, das sich unter dem Einfluß der Schwerkraft nach unten bewegt.

Abteilung der Verbrennungszone

Basierend auf den Daten der Raumspektralstrahlung, die von der hyperspektralen Kamera erfasst wurden, und kombiniert mit Brennstoffverbrennungsbildern,Das Forschungsteam teilte die Mitte der B/JP-10 Nanofluid Brennstoff-Atomisierung Flamme entlang der axialen Richtung der Düse in vier Verbrennungszonen: B/JP-10 gekoppelte Verbrennungszone (Auslassbereich), JP-10 einphasige Verbrennungszone (stabiler Verbrennungsbereich), B/JP-10 gekoppelte Verbrennungszone (Schwanzfeuerbereich),und Bor-EinphasenverbrennungszoneDiese regionale Aufteilung bildet die Grundlage für ein besseres Verständnis des Verbrennungsmechanismus der Brennstoffatomisierung.

IV. Zusammenfassung der Rechtssache

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, wodurch der Schmerzpunkt gelöst wird, bei dem herkömmliche Detektionsmethoden Schwierigkeiten haben, das gesamte Flammenfeld abzudecken und nicht gleichzeitig die Komponentenverteilungen ermitteln können.Seine stabile Bildgebungsleistung und seine feine Spektrallauflösung bieten ein zuverlässiges Erkennungsmittel für die Optimierung der Kraftstoffformel mit hoher Energie, Verbrennungsmechanismusforschung und Erstellung von Verbrennungsmodellen, die bei technischen Durchbrüchen für neue Typen von Kraftstoffen für den Luft- und Raumfahrtbetrieb behilflich sind.

Produktempfehlung:FigSpec FS-22 Imaging Hyperspektralkamera

• Auflösung: 1920*1920
• Spektralbereich: 400-1000 nm
• Spektrallauflösung (FWHM): 5 nm
• Anzahl der Spektralkanali: 600