飞机检测与维修实用手册 4(49)

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在湍流非预混火焰中（如发动机燃烧室中的燃烧）曾同时应用激光测速仪—瑞利散射测得密流关系，应用激光测速仪—拉曼散射确定守恒变量—速度关系。脉动密流 /./和 / 0/是很重要的。因为它们都出现在按时间平均的纳维—斯托克斯（ 20345  6*%748）方程中，这些项表示轴向和径向湍流质量通量。守恒标量—速度关系对于模拟湍流非预混反应流尤为重要。
（）激光测速仪—瑞利散射测量
应用该装置获得如下结果。
%密流关系 /./和 /0/在变密度流动中可以控制平均压力梯度对动量输运和标量输运的影响，并且是由速度梯度和密度梯度产生的。利用这种组合装置可以测量密流 /./和 / 0/沿径向的变化。 &测出了轴向密流 /./和径向密流 /0/均受径向梯度控制，径向梯度比轴向梯度大得多。 ’利用该组合测量装置可测量密流联合分布。在高密度区具有高斯分布特点。能测出空气、燃料和燃烧产物对概率密度分布的影响。（&）激光测速仪—激光拉曼散射测量
试验中通过激光测速仪启动脉冲激光器，然后由脉冲激光器拉曼散射计算各成分浓度和温度。由于激光器动作和激光器脉冲之间的时间滞后与湍流的特征时间相比很小（9" ( 8），因此这些测量实际上是同时进行的。
在光谱仪出口截面，设计了拉曼光学检测系统，安装了 :个光电倍增管用以接收由 &、 ;&、)&和 )&;产生的斯托克斯振动拉曼散射光，及由 &产生的反斯托克斯振动拉曼散射。这些测量以及激光测速仪测出的速度值都用于确定速度—标量关系。激光数据投射点数据矩阵为 <"=>矩阵。用该组合装置可以进行下列测量：
%&、;&浓度和温度分布随径向位置的变化； ;&、)&和 )&;浓度分布随径向位置的变化。 &测出了速度—温度关系 ./1/、速度—混合比关系 ./  "/随径向位置的变化；测出了密流 .//、原子混合比 ./  "/和温度 ./1/的瞬态速度—标量关系随滞后时间的变化。上述的瑞利散射和拉曼散射测量技术能够同时测定燃气成分、温度和密度；结合激光测速仪还可以测定速度、脉动参量和流场，对于研究发动机湍流燃烧这是一种更有效方法。 •?>•
 
四、动态测试系统及其应用实例
航空发动机动态工作下，存在着内部流动特性和多种相互作用，因此需要高速测量系统和数据处理及图像生成技术。动态试验系统主要包括高速数据采集系统，动态试验数据处理系统和图形输出系统。
下面将概述 个例子。其一，论述用于 "飞机的超涵道比发动机的飞行试验的动态测量系统；其二，典型动态测量系统；其三，以动态压力测量为例，说明在高负荷双级跨声速风扇转子叶尖区域激波测量中的应用。
% &’(动态测试分析系统
&’(动态测试系统是我国应用的进行动态测试的系统。该系统主要特点为：
•
模板化结构，构造灵活（)*+*,通道可选）；

•多通道同时采样，
-* .-/01分析带宽；

•
2.34动态范围， -% )34测量准确度；

•
多片高速信号处理器与 56微机构成主从 *并行系统，具有高速数据处理能力；

•
多通道实时数字滤波，频率分挡精细，具有实时细化（ 788"）功能；

•
内置程控电荷放大器，可直接配接压电式传感器；

•
程控差分电压放大器，具有自动增益量程；

•
适用于动态信号测试分析，结构振动模态分析，振动台随机振动控制，状态监测和故

障诊断等。
该系统组成和工作原理如下：
&’(系统由测试硬件、动态信号分析软件和一台微机组成，其原理框图如图 , 92 9所示。测试硬件包括：模拟信号调理板、数据采集与信号处理板、多功能信号源板、机箱总线底板和 56 9:;5接口板。 56微机在动态信号分析软件 <’=—(’的支持下，首先进行系统试验参数和工作方式的设置，然后将工作状态命令传送给系统测试硬件，启动系统进行测试。
模拟信号调理板 ,-具有两个独立的输入通道，它将输入的电荷或电压信号进行调理放大后，经高性能模拟抗混滤波器滤除分析频带以外的频率成分再送数据采集与信号处理板 ,)-。其宽频带为 ./01、-/01、)-/01和 .-/01可选；动态范围 2.34。
数据采集与信号处理板 ,)-的 &"()-6).高速信号处理器控制数据采集电路并进行预处理和分析，如过载检测、触发功能、实时数字滤波、细化、加窗和 >>&运算。该处理板可以多通道同时采样、并行处理。经 ,)-板处理后的时域和频域数据送给 56微机。在 <’=—(’软件控制下进行相关、传递、概率和三维谱阵图等分析，并以多种形式输出。
多功能信号源板 ,-能进行数字波合成、输出。信号源产生正弦、随机和瞬态信号，能满足网络测试、结构模态试验 56—:;5接口板插在 56机总线插槽上。机箱总线底板上设有 ?位地址锁存器。借助数
据总线传送各总线插槽的地址。总线的传输速率为 ?-@+--A4 * B，传输距离为 )C。
该系统主要用于振动控制、颤振试验和监测诊断。
)%风扇叶尖激波结构的动态压力测量
•DD•
 
叶尖激波结构的测量需要高速采集系统、高精度小直径压力传感器和先进数据处理技术。（）动态压力测试系统配置
测量激波结构的动态压力测试系统框，它是由高速数据采集和模拟记录系统组成的。由于被测的风扇转子为高负荷双级跨声速，其双级叶片通过的频率高达 "%和 &%，因此要求测试系统的频率响应分别为 ’(%和 "(%以上。为测量转子叶尖外壁瞬态压力场，并保证激波前沿位置的准确，要求压力传感器直径尽可能小，测量系统的总频响应在 ’(%以上。
试验中，采用两种微型压阻传感器，量程分别为 ) *+ , (+-.和 ’ , (+-.，压力传感器直径为 ) +*+//；灵敏度系数大于 +/0 1 234，50直流供电；频响为 +((%。由于尺寸小、频响高及动态特性好，因此能满足激波位置测试的要求。
信号放大器，一级选用 ’(%高精度宽带直流放大器，二级选用高精度宽带可变增益放大器；高速模 1数转换器做一级数采时选取 &((6点 13的采样速率，做二级数采时选取 7点 13的采样速率。
　
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