Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Xác định nhiệt độ và vận tốc của dòng chảy bị sốc nhiệt bằng phương pháp âm giác nhiệt laser không cộng hưởng
Tóm tắt
Phương pháp âm giác nhiệt laser không cộng hưởng (LITA), một kỹ thuật pha trộn bốn sóng, được áp dụng cho các dòng chảy sau sốc trong một ống sốc. Bài báo trình bày việc xác định đồng thời nhiệt độ, tốc độ âm và vận tốc dòng chảy phía sau các sóng sốc đến và phản xạ ở các mức áp suất và nhiệt độ khác nhau. Các phép đo được thực hiện không gây xáo trộn và không cần thêm hạt. Bài báo mô tả kỹ thuật này và nêu bật những lợi thế của nó so với các phương pháp laser đã được thiết lập hơn về các thách thức trong các thí nghiệm ống sốc. Các thí nghiệm sử dụng argon và nitrogen làm khí thử nghiệm ở nhiệt độ lên đến 1000 K và áp suất lên đến 43 bar. Dữ liệu thực nghiệm được so sánh với các giá trị tính toán dựa trên lý thuyết sóng sốc một chiều không tán xạ. Độ không chắc chắn một lần của kỹ thuật này được nghiên cứu trong những điều kiện thử nghiệm xấu nhất, dẫn đến độ lệch chuẩn tương đối lần lượt là 1, 1.7 và 3.4 % cho số Mach, tốc độ âm và nhiệt độ. Đối với tất cả các điều kiện thử nghiệm khác, các giá trị tính toán vẫn nằm trong khoảng tin cậy 95 % của phép đo LITA.
Từ khóa
#âm giác nhiệt #sóng sốc #nhiệt độ #tốc độ âm #LITA #áp suất #khí lý tưởngTài liệu tham khảo
K. Itoh, S. Ueda, H. Tanno, T. Komuro, K. Sato, Shock Waves 12, 93 (2002). doi:10.1007/s00193-002-0147-0
R.K. Hanson, D.F. Davidson, Prog. Energy Combust. 44, 103 (2014). doi:10.1016/j.pecs.2014.05.001
S. Baab, G. Lamanna, B. Weigand, in 26th ILASS Americas in Portland, OR, USA, 2014 (2014)
R. Hruschka, S. O’Byrne, H. Kleine, Exp. Fluids 51, 407 (2011). doi:10.1007/s00348-011-1039-9
K.J. Irimpan, N. Mannil, H. Arya, V. Menezes, Measurement 61, 291 (2014). doi:10.1016/j.measurement.2014.10.056
J.T.C. Liu, J.B. Jeffries, R.K. Hanson, Appl. Phys. B 78, 503 (2004). doi:10.1007/s00340-003-1380-7
A. Farooq, J.B. Jeffries, R.K. Hanson, Appl. Phys. B 90, 619 (2008). doi:10.1007/s00340-007-2925-y
B.K. McMillin, M.P. Lee, R.K. Hanson, AIAA J. 30, 436 (1992)
J. Yoo, D. Mitchell, D.F. Davidson, R.K. Hanson, Exp. Fluids 49, 751 (2010). doi:10.1007/s00348-010-0876-2
S. Zabeti, A. Drakon, S. Faust, T. Dreier, O. Welz, M. Fikri, C. Schulz, Appl. Phys. B 118, 295 (2015). doi:10.1007/s00340-014-5986-8
D.R.N. Pulford, D.S. Newman, A.F.P. Houwing, R.J. Sandeman, Shock Waves 4, 119 (1994)
W.R. Lempert, I.V. Adamovich, J. Phys. D: Appl. Phys. 47, 26 (2014). doi:10.1088/0022-3727/47/43/433001
A. Farooq, J.B. Jeffries, R.K. Hanson, Appl. Phys. B 96, 161 (2009). doi:10.1007/s00340-009-3446-7
T. Seeger, A. Leipertz, Appl. Opt. 35(15), 2665 (1996). doi:10.1364/AO.35.002665
A. Dreizler, T. Dreier, J. Wolfrum, Chem. Phys. Lett. 233, 525 (1995)
P.H. Paul, R.L. Farrow, J. Opt. Soc. Am. B 12, 384 (1995)
E.B. Cummings, I.A. Leyva, H.G. Hornung, Appl. Opt. 34, 3290 (1995)
A. Stampanoni-Panariello, D.N. Kozlov, P.P. Radi, B. Hemmerling, Appl. Phys. B 81, 101 (2005). doi:10.1007/s00340-005-1825-z
E.B. Cummings, Opt. Lett. 19, 1361 (1994)
W. Hubschmid, R. Bombach, B. Hemmerling, A. Stampanoni-Panariello, Appl. Phys. B 62, 103 (1996)
R.C. Hart, R.J. Balla, G.C. Herring, Appl. Opt. 38, 577–584 (1999)
R. Stevens, P. Ewart, Appl. Phys. B 78, 111 (2004). doi:10.1007/s00340-003-1282-8
D.N. Kozlov, Appl. Phys. B 80, 377 (2005). doi:10.1007/s00340-004-1720-2
E.B. Cummings, H.G. Hornung, M.S. Brown, P.A. DeBarber, Opt. Lett. 20, 1577 (1995)
S. Schlamp, H.G. Hornung, T.H. Sobota, E.B. Cummings, Appl. Opt. 39(30), 5477 (2000). doi:10.1364/AO.39.005477
Y. Li, W.L. Romperts, M.S. Brown, AIAA J. 40(6), 1071 (2002). doi:10.2514/2.1790
Y. Li, W.L. Roberts, M.S. Brown, J.R. Gord, Exp. Fluids 39, 687 (2005). doi:10.1007/s00348-005-1012-6
S. Schlamp, T.H. Sobota, Exp. Fluids 32, 683 (2002). doi:10.1007/s00348-002-0419-6
J. Kiefer, D.N. Kozlov, T. Seeger, A. Leipertz, J. Raman Spectrosc. 39, 711 (2008). doi:10.1002/jrs.1965
B. Roshani, A. Flügel, I. Schmitz, D.N. Kozlov, T. Seeger, L. Zigan, J. Kiefer, A. Leipertz, J. Raman Spectrosc. 44, 1356 (2013). doi:10.1002/jrs.4315
R.C. Hart, G.C. Herring, R.J. Balla, Opt. Lett. 32, 1689 (2007)
H. Latzel, A. Dreizler, T. Dreier, J. Heinze, M. Dillmann, W. Stricker, G.M. Lloyd, P. Ewart, Appl. Phys. B 67, 667 (1998)
S.Schlamp, E. Allen-Bradley, in 38th Aerospace Sciences Meeting & Exhibit (2000)
M. Neracher, W. Hubschmid, Appl. Phys. B 79, 783 (2004). doi:10.1007/s00340-0014-1632-1
C. Frazier, M. Lamnaouer, E. Divo, A. Kassab, E. Petersen, Shock Waves 21, 1 (2011). doi:10.1007/s00193-010-0282-y
J. Jonuscheit, A. Thumann, M. Schenk, T. Seeger, A. Leipertz, Opt. Lett. 21, 1532 (1996)
R. Stevens, P. Ewart, Opt. Lett. 31, 1055 (2006). doi:10.1364/OL.31.001055
H. Li, A. Farooq, J.B. Jeffries, R.K. Hanson, Appl. Phys. B 89, 407 (2007). doi:10.1007/s00340-007-2781-9
M. Lackner, G. Totschnig, F. Winter, M. Ortsiefer, M.C. Amann, R. Shau, J. Rosskopf, Meas. Sci. Technol. 14, 101 (2003). doi:10.1088/0957-0233/14/1/315
P. Wu, W.R. Lempert, R.B. Miles, AIAA J. 38(4), 672 (2000). doi:10.2514/2.1009
B. Thurow, N. Jiang, M. Samimy, W.R. Lempert, Appl. Opt. 43(20), 5064 (2004). doi:10.1364/AO.43.005064
W.D. Kulatilaka, J.R. Gord, S. Roy, Appl. Phys. B 116, 7 (2014). doi:10.1007/s00340-014-5845-7
P.J. Trunk, I. Boxx, C. Heeger, W. Meier, B. Böhm, A. Dreizler, P. Combust, Inst 34, 3565 (2013). doi:10.1016/j.proci.2012.06.025
J.D. Miller, S. Roy, M.N. Slipchenko, J.R. Gord, T.R. Meyer, Opt. Express 19(16), 15627 (2011). doi:10.1364/OE.19.015627
S.P. Kearney, D.J. Scoglietti, C.J. Kliewer, Opt. Express 21(10), 12327 (2013). doi:10.1364/OE.21.012327
S. O’Byrne, P.M. Danehy, S.A. Tedder, A.D. Cutler, AIAA J. 45, 922 (2007). doi:10.2514/1.26768
B. Hiller, R.K. Hanson, Appl. Opt. 27(1), 33 (1988). doi:10.1364/AO.27.000033
A.D. Cutler, G. Magnotti, J. Raman Spectrosc. 42, 1949 (2011). doi:10.1002/jrs.2948
B. Hemmerling, M. Neracher, D. Kozlov, W. Kwan, R. Stark, D. Klimenko, W. Clauss, M. Oschwald, J Raman Spectrosc 33, 912 (2002). doi:10.1002/jrs.946
B. Williams, M. Edwards, R. Stone, J. Williams, P. Ewart, Combust. Flame 161, 270 (2014). doi:10.1016/j.combustflame.2013.07.018
F.J. Förster, B. Weigand, in 19th AIAA Hypersonics in Atlanta , vol. 2014 (GE, USA, 2014)
G. C.Herring, F. Meyers, R.C. Hart, Meas. Sci. Technol. 20 (2009). doi:10.1088/0957-0233/20/4/045304
T. Mizukaki, T. Matsuzawa, Shock Waves 19, 361 (2009). doi:10.1007/s00193-009-028-6
T. Sander, P. Altenhoefer, C. Mundt, AIAA J. (2015). doi:10.2514/1.T4556
S. Schlamp, T. Rösgen, D.N. Kozlov, C. Rakut, P. Kasal, J. von Wolfersdorf, J. Propul. Power 21, 1008 (2005)
I. Stotz, G. Lamanna, H. Hettrich, B. Weigand, J. Steelant, Rev. Sci. Instrum. 79 (2008). doi:10.1063/1.3058609
H. Oertel, Stossrohre (Springer, New York, 1966)
S. Rozouvan, T. Dreier, Opt. Lett. 24(22), 1596 (1999). doi:10.1364/OL.24.001596
Thorlabs, APD110x Series Avalanche Photodetectors (2011)
R. Fowler, E. Guggenheim, Statistical Thermodynamics (Cambridge University Press, Cambridge, 1960)
R.J. Balla, C.A. Miller, Nasa TechReport 2008-215327 (2008)
J. Gurland, R.C. Tripathi, Am. Stat. 25(4), 30 (1971)
E. Cummings, Laser-induced thermal acoustics. Ph.D. thesis, California Institute of Technology (1995)
P. Danehy, Population- and thermal-grating contributions to degenerate four-wave mixing. Ph.D. thesis, Dept. of Mech.Eng., Stanford Univ. (1995)