Xác định nhiệt độ trong ống sốc bằng cách sử dụng phát xạ băng A-X của gốc hydroxyl
Tóm tắt
Xác định nhiệt độ trong ống sốc là một trong những yếu tố quan trọng nhất để hiểu rõ động lực học dòng chảy bên trong. Trong nghiên cứu hiện tại, việc xác định nhiệt độ của bể chứa trong ống sốc đã được tiến hành bằng cách sử dụng phổ phát xạ cực tím của gốc hydroxyl (OH) trong băng A-X. Một mô hình bức xạ cho quá trình chuyển tiếp OH A-X đã được phát triển và được xác thực bằng cách sử dụng dữ liệu chuẩn. Các tham số phù hợp đường cong, chẳng hạn như tỷ lệ đỉnh đến đỉnh và cường độ đỉnh tuyệt đối của nhánh P, được đề xuất để đánh giá nhiệt độ quay vòng và mật độ số lượng OH từ các phổ phát xạ đã đo được. Trong các thí nghiệm ống sốc, không khí ẩm từ bầu khí quyển được sử dụng làm khí thử nghiệm, và một lượng nhỏ phát xạ OH cực tím đã được đo phía sau sóng sốc phản xạ. Quang phổ đã đo được chuyển đổi thành nhiệt độ quay vòng và mật độ số lượng sử dụng mô hình phát xạ OH A-X hiện tại. Sau đó, nhiệt độ quay vòng được đánh giá được so sánh với các giá trị tính toán của điều kiện bể chứa phía sau sóng sốc phản xạ. Một sự đồng nhất tốt đã được phát hiện giữa nhiệt độ đã đo được và nhiệt độ tính toán, cụ thể là 4020 ± 290 K và 4110 ± 220 K, tương ứng. Nó được công nhận rằng nhiệt độ bể chứa phía sau sóng sốc phản xạ được mô tả tốt bởi mô hình phát xạ cực tím OH A-X hiện tại.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
1982, Shock tube measurement of the rate constant for excited OH (A2Σ+) formation in the hydrogen-oxygen reaction, J. Phys. Chem., 86, 1429, 10.1021/j100397a043
2013, Validation of CO 4th positive radiation for Mars entry, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 121, 91, 10.1016/j.jqsrt.2013.02.009
2017, Equilibrium radiative heating from 9.5 to 15.5 km/s for Earth atmospheric entry, J. Thermophys. Heat Transfer, 31, 178, 10.2514/1.t4878
2013, Investigation of oxygen dissociation and vibrational relaxation at temperatures 4000–10800 K, J. Chem. Phys., 139, 034317, 10.1063/1.4813070
2016, Oxygen vibrational relaxation times: Shock tube/laser absorption measurements, J. Thermophys. Heat Transfer, 30, 791, 10.2514/1.t4505
2016, Kinetics of excited oxygen formation in shock-heated O2-Ar mixtures, J. Phys. Chem. A, 120, 8234, 10.1021/acs.jpca.6b07274
1996, Ionization nonequilibrium induced by neutral chemistry in air plasmas, AIAA J., 34, 1745, 10.2514/3.13301
2011, Ionizing shocks in argon. Part I: Collisional-radiative model and steady-state structure, J. Appl. Phys., 109, 113308, 10.1063/1.3585688
2016, Spectroscopy and Optical Diagnostics for Gases
1993, Vibrational band strengths and temperatures of nitric oxide by time-resolved infrared emission spectroscopy in a shock tube, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 49, 423, 10.1016/0022-4073(93)90107-s
2003, Measurement and modeling of OH, NO, and CO infrared radiation at 3400 K, J. Thermophys. Heat Transfer, 17, 450, 10.2514/2.6803
2014, Infrared radiation modeling of NO, OH, CO, H2O, and CO2 for emissivity/radiance prediction at high temperature, Infrared Phys. Technol., 67, 283, 10.1016/j.infrared.2014.08.003
1997, Experimental study of kinetic mechanisms of recombining atmospheric pressure air plasmas
2000, UV OH spectrum used as a molecular pyrometer, J. Phys. D: Appl. Phys., 33, 1697, 10.1088/0022-3727/33/14/309
2003, Optical diagnostics of atmospheric pressure air plasmas, Plasma Sources Sci. Technol., 12, 125, 10.1088/0963-0252/12/2/301
2002, Direct-current glow discharges in atmospheric pressure air plasmas, J. Appl. Phys., 91, 2678, 10.1063/1.1435421
2009, Characterization of a direct dc-excited discharge in water by optical emission spectroscopy, Plasma Sources Sci. Technol., 18, 025017, 10.1088/0963-0252/18/2/025017
2004, Check of OH rotational temperature using an interferometric method, J. Phys. D: Appl. Phys., 37, 2371, 10.1088/0022-3727/37/17/005
2013, Oxygen catalytic recombination on copper oxide in tertiary gas mixtures, J. Spacecr. Rockets, 50, 540, 10.2514/1.a32312
2018, Thermochemical nonequilibrium parameter modification of oxygen for a two-temperature model, Phys. Fluids, 30, 016101, 10.1063/1.4996799
B. J. McBride, M. J. Zehe, and S. Gordon, “NASA Glenn coefficients for calculating thermodynamic properties of individual species,” NASA-TP-2002-211556, 2002.
1999, A general model for the spectral calculation of OH radiation in the ultraviolet, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 61, 377, 10.1016/s0022-4073(98)00024-7
2012, State-to-state modeling of a recombining nitrogen plasma experiment, Chem. Phys., 398, 46, 10.1016/j.chemphys.2011.10.028
2009, Rate parameters for electronic excitation of diatomic molecules: NO radiation, J. Thermophys. Heat Transfer, 23, 641, 10.2514/1.42686
1962, Comparative study of empirical internuclear potential functions, Rev. Mod. Phys., 34, 239, 10.1103/revmodphys.34.239
1990, Nonequilibrium Hypersonic Aerothermodynamics
1996, NIST Chemistry Webbook, NIST Standard Reference Database Number 69
1998, Transition probabilities in the A2Σ+−X2Πi electronic system of OH, J. Chem. Phys., 109, 439, 10.1063/1.476582
2014, Ab initio potential energy curves for the ground and low-lying excited states of OH and OH− and a study of rotational fine structure in photodetachment, J. Phys. Chem. A, 118, 6343, 10.1021/jp409940m
2009, High-temperature and nonequilibrium partition function and thermodynamic data of diatomic molecules, Int. J. Thermophys., 30, 416, 10.1007/s10765-007-0288-6
1935, Intensities in 2Π−2Σ transitions in diatomic molecules, Phys. Rev., 48, 423, 10.1103/physrev.48.423
1982, Theoretical study of the spin orbit coupling in the X2Π state of OH, J. Mol. Spectrosc., 96, 200, 10.1016/0022-2852(82)90226-0
1977, Empirical fits to the Voigt line width: A brief review, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 17, 233, 10.1016/0022-4073(77)90161-3
2018, Formation and hot flow duration of micro shock flows, Phys. Fluids, 30, 072001, 10.1063/1.5023475
2018, The stability of the contact interface of cylindrical and spherical shock tubes, Phys. Fluids, 30, 064101, 10.1063/1.5026583
2018, Analytical and numerical study of normal shock response in a uniform duct, Phys. Fluids, 30, 086101, 10.1063/1.5027903
2018, Grid-converged solution and analysis of the unsteady viscous flow in a two-dimensional shock tube, Phys. Fluids, 30, 016102, 10.1063/1.4998300
1993, Review of chemical-kinetic problems of future NASA missions. I—Earth entries, J. Thermophys. Heat Transfer, 7, 385, 10.2514/3.431
1996, Modeling mass entrainment in a quasi-one-dimensional shock tube code, AIAA J., 34, 1291, 10.2514/3.13227
2016, Prediction of nonequilibrium air plasma radiation behind a shock wave, J. Thermophys. Heat Transfer, 30, 197, 10.2514/1.t4550