Aplicação de câmaras hiperespectrais no estudo da atomização e combustão de combustíveis nanofluídos à base de boro

I. Antecedentes da investigação e requisitos de ensaios

No domínio da investigação em sistemas de propulsão aeroespacial, os combustíveis nanofluídos de alta energia à base de boro, como um novo tipo de combustível de alta densidade energética,Receberam uma atenção generalizada pelas suas características de atomização e combustão.No estudo das características de ignição e de combustão dos combustíveis nanofluídos B/JP-10,A equipe de pesquisa necessária para testar os espectros de emissão características espaciais da chama de combustão de atomização de combustível.

Os métodos tradicionais de ensaio espectral têm dificuldade em obter informações espectral em diferentes posições da chama.Considerando que as câmaras de imagem hiperespectrais podem simultaneamente obter a informação espacial e espectral do alvo;A equipa de investigação selecionou a câmara hiperspectral de imagem FS-22 produzida pela CHNSpec Technology Co., Ltd.para testar sistematicamente os espectros de radiação espacial da chama de atomização do combustível.

II. Métodos de ensaio e selecção espectral

Durante o processo de pesquisa, a câmera hiperespectral de imagem FS-22 foi usada em conjunto com um sistema de teste de combustão de atomização de combustível nanofluido.Este sistema de ensaio consiste essencialmente num sistema de alimentação de amostras, um bico de atomização, um sistema de ensaio e um sistema de amostragem.e um arco de plasma é usado para acender o jato atomizado da amostra.

A câmara hiperespectral foi usada para coletar dados espectral de radiação espacial da chama de atomização do combustível.Baseado nos espectros característicos típicos da combustão do elemento boro e do combustível de hidrocarbonetos, a equipa de investigação selecionou duas faixas de radiação específicas para análise:

1. 431 nm (banda azul):corresponde à radiação dos radicais CH, utilizada para caracterizar a reação de combustão do combustível de hidrocarbonetos JP-10.

2. 581 nm (banda verde):corresponde à radiação dos radicais de BO2, utilizada para caracterizar a reação de combustão das partículas de boro.

Figura 7.11 Densidade radiativa de 10% em peso de B/JP-10 Combustível nanofluído a 431 nm e 581 nm

Ao realizar análises de imagem sobre a distribuição espacial da intensidade da radiação nestas duas faixas características,Os pesquisadores podem distinguir os tipos de reação dominantes em diferentes posições dentro da chama atomizada.

III. Resultados experimentais e análise

Análise espectral da posição do centro axial

Os dados de imagem obtidos pela câmara hiperespectral mostram que a radiação espectral no centro axial da tocha atomizada apresenta padrões de variação óbvios.As curvas espectrais nas posições 1 e 2 contêm os característicos "picos de cinco dedos" da combustão de boro, e a intensidade da radiação aumenta com a distância do bico,Indicando que existe uma reação de combustão de boro no centro da tocha atomizada do bico para a posição 2 e se fortalece gradualmente com o movimento das partículas de boroDa posição 3 para a posição 5, os picos característicos do boro no centro da chama atomizada desaparecem,Indicando que não ocorre nenhuma reação química significativa de partículas de boro nesta secção.

Análise espectral das posições radiais

Tomando a posição 4, onde a intensidade de radiação do centro axial é maior, como o centro, uma análise comparativa da radiação espectral em diferentes posições radiais revelou:Os picos característicos da radiação de boro existem nas bordas superior e inferior da tocha atomizada., mas a intensidade total de radiação na borda superior é ligeiramente maior do que na borda inferior.resultando em uma maior quantidade de JP-10 participando da reação na parte superior da tochaSimultaneamente, existem picos distintos de radiação de boro característicos na borda inferior, o que é consistente com a característica do boro se movendo para baixo sob a influência da gravidade.

Divisão das zonas de combustão

Com base nos dados de radiação espectral espacial adquiridos pela câmara hiperespectral e combinados com imagens de combustão de atomização de combustível,A equipe de pesquisa dividiu o centro da chama de atomização de combustível nanofluido B / JP-10 ao longo da direção axial do bico em quatro zonas de combustão: zona de combustão acoplada B/JP-10 (seção de saída), zona de combustão monofásica JP-10 (seção de combustão estável), zona de combustão acoplada B/JP-10 (seção de chama de cauda),e zona de combustão monofásica de boroEsta divisão regional fornece uma base para uma melhor compreensão do mecanismo de combustão da atomização do combustível.

IV. Resumo do processo

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, resolvendo o problema em que os métodos tradicionais de detecção têm dificuldade em cobrir todo o campo de chama e não podem obter simultaneamente distribuições dos componentes.Seu desempenho estável de imagem e suas capacidades de resolução espectral fina fornecem um meio de detecção confiável para a otimização da fórmula de combustível de alta energiaA Comissão propõe, por um lado, a introdução de um novo sistema de combustão, a investigação dos mecanismos de combustão e o estabelecimento de modelos de combustão, contribuindo para os avanços técnicos de novos tipos de combustíveis de propulsão aeroespacial.

Recomendação do produto:FigSpec FS-22 Imagem de câmera hiperespectral

• Resolução da imagem: 1920*1920
• Faixa espectral: 400-1000 nm
• Resolução espectral (FWHM): 5 nm
• Número de canais espectrais: 600