Applicazione di telecamere iperspettrali nello studio dell'atomizzazione e della combustione di combustibili nanofluidi a base di boro

I. Ricerche e requisiti di sperimentazione

Nel campo della ricerca sui sistemi di propulsione aerospaziale, i combustibili nanofluidi ad alta energia a base di boro, come nuovo tipo di combustibile ad alta densità energetica,hanno ricevuto una vasta attenzione per le loro caratteristiche di atomizzazione e combustione- nello studio delle caratteristiche di accensione e di combustione dei combustibili nanofluidi B/JP-10,Il gruppo di ricerca ha dovuto testare gli spettri di emissione caratteristici spaziali della fiamma di combustione di atomizzazione del combustibile.

I metodi di prova spettrali tradizionali hanno difficoltà a ottenere informazioni spettrali nelle diverse posizioni della fiamma.considerando che le telecamere iperspettrali di imaging possono acquisire simultaneamente le informazioni spaziali e spettrali del bersaglio;Il gruppo di ricerca ha selezionato la fotocamera iperspettrale di imaging FS-22 prodotta dalla CHNSpec Technology Co., Ltd.per testare sistematicamente gli spettri di radiazione spaziale della fiamma di atomizzazione del combustibile.

II. Metodi di prova e selezione spettrale

Durante il processo di ricerca, la fotocamera iperspettrale di imaging FS-22 è stata utilizzata in combinazione con un sistema di prova di combustione di atomizzazione del combustibile in nanofluidi.Questo sistema di prova consiste principalmente in un sistema di alimentazione del campione, un ugello di atomizzazione, un sistema di prova e un sistema di campionamento.e un arco di plasma viene utilizzato per accendere il getto atomizzato del campione.

La telecamera iperspettrale è stata utilizzata per raccogliere dati spettrali di radiazioni spaziali della fiamma di atomizzazione del combustibile.Sulla base degli spettri caratteristici tipici della combustione dell'elemento boro e dell'idrocarburo, il gruppo di ricerca ha selezionato due fasce di radiazioni specifiche per l' analisi:

1. 431 nm (banda blu):corrisponde alla radiazione dei radicali CH, utilizzata per caratterizzare la reazione di combustione dell'idrocarburo JP-10.

2. 581 nm (banda verde):corrisponde alla radiazione dei radicali BO2, utilizzata per caratterizzare la reazione di combustione delle particelle di boro.

Figura 7.11 Densità radiativa del 10% in peso di combustibile nanofluido B/JP-10 a 431 nm e 581 nm

Con l'esecuzione di analisi di imaging sulla distribuzione spaziale dell'intensità di radiazione in queste due bande caratteristiche,I ricercatori possono distinguere i tipi di reazione dominanti in diverse posizioni all'interno della fiamma atomizzata.

III. Risultati sperimentali e analisi

Analisi spettrale della posizione del centro assiale

I dati di immagine acquisiti dalla telecamera iperspettrale mostrano che la radiazione spettrale al centro assiale della torcia atomizzata mostra evidenti modelli di variazione.Le curve spettrali delle posizioni 1 e 2 contengono i caratteristici "picchi a cinque dita" della combustione del boro, e l'intensità della radiazione aumenta con la distanza dall'ugello,Indicando che una reazione di combustione del boro esiste al centro della torcia atomizzata dall'ugello alla posizione 2 e si rafforza gradualmente con il movimento delle particelle di boroDalla posizione 3 alla posizione 5, i picchi caratteristici del boro al centro della fiamma atomizzata scompaiono,indicando che non si verifica alcuna reazione chimica significativa delle particelle di boro in questa sezione.

Analisi spettrale delle posizioni radiali

Prendendo la posizione 4, dove l'intensità di radiazione del centro assiale è più alta, come centro, un'analisi comparativa della radiazione spettrale in diverse posizioni radiali ha rivelato:I picchi caratteristici della radiazione di boro si trovano sia ai bordi superiori che inferiori della torcia atomizzata., ma l'intensità complessiva della radiazione al bordo superiore è leggermente superiore a quella al bordo inferiore.risultante in una maggiore quantità di JP-10 che partecipa alla reazione nella parte superiore della torciaAllo stesso tempo, al bordo inferiore esistono picchi distinti di radiazione di boro, che sono coerenti con la caratteristica del boro che si muove verso il basso sotto l'influenza della gravità.

Divisione della zona di combustione

Sulla base dei dati sulla radiazione spatiale acquisiti dalla telecamera iperspettrale e combinati con le immagini di combustione dell'atomizzazione del combustibile,il gruppo di ricerca ha diviso il centro della fiamma di atomizzazione del combustibile nanofluido B/JP-10 lungo la direzione assiale dell'ugello in quattro zone di combustione: zona di combustione accoppiata B/JP-10 (sezione di uscita), zona di combustione monofase JP-10 (sezione di combustione stabile), zona di combustione accoppiata B/JP-10 (sezione di fiamma posteriore),e zona di combustione monofase del boroQuesta divisione regionale fornisce una base per una migliore comprensione del meccanismo di combustione dell'atomizzazione del combustibile.

IV. Riassunto della causa

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, risolvendo il problema in cui i metodi di rilevamento tradizionali faticano a coprire l'intero campo di fiamma e non possono ottenere simultaneamente le distribuzioni dei componenti.Le sue prestazioni di imaging stabili e le sue capacità di risoluzione spettrale fine forniscono un mezzo di rilevamento affidabile per l'ottimizzazione della formula del carburante ad alta energia, la ricerca sul meccanismo di combustione e l'elaborazione di modelli di combustione, contribuendo alle scoperte tecniche di nuovi tipi di combustibili per la propulsione aerospaziale.

Raccomandazione del prodotto:FigSpec FS-22 Imaging Hyperspectral Camera

• Risoluzione dell'immagine: 1920*1920
• Distanza spettrale: 400-1000 nm
• Risoluzione spettrale (FWHM): 5 nm
• Numero di canali spettrali: 600