一氧化氮 (NO) 分子的平面激光诱导荧光 (PLIF) 已广泛用于风洞设施的流动可视化、速度和温度测量。实验 PLIF 测量结果通常与使用计算得出的温度、压力、速度和物种摩尔分数的合成 PLIF 图像进行比较。这种方法通常称为计算流成像 (CFI)。在目前的研究中,我们将 PLIF 模型的信号强度与在低压气室系统内在与超音速和高超音速流场相关的压力和 NO 摩尔分数下获得的实验 PLIF 测量结果进行比较。实验测量结果与文献中报道的几种不同的激光诱导荧光模型进行了比较,包括 LIFBASE、LINUS 和 NASA 两级模型。实验测量结果与所有模型在较低压力和较低 NO 摩尔分数下都吻合良好;那里的荧光与这两个参数都呈线性关系。然而,在更高的压力和摩尔分数下,信号相对于这些参数变为非线性,因为自猝灭限制了信号,而吸收进一步限制了信号。事实上,对于实验的实验路径长度,高压和高 NO 摩尔分数的组合导致实验结果与忽略入射激光片吸收的预测结果存在很大偏差。 LINUS 模型允许计算吸收,其结果与实验测量结果更吻合。 由于超音速和高超音速流场可能包含高压流动区域,并且大型设施中的测量通常包括长路径长度,因此忽略吸收可能会对 CFI 与实验 PLIF 图像的比较产生显着的负面影响。 因此,考虑吸收的 PLIF 模型应包括在激光诱导荧光的计算流成像方法中。
早期湍流研究已得到包括压力测量在内的实验方法以及热线风速仪 (HWA) 的点测量技术的补充。使用这些侵入式方法的特殊困难包括逆流、涡流和高度湍流。此外,侵入式探头容易受到非线性(需要校准)、对多变量效应(温度、湿度等)的敏感性)以及破损等问题的影响。随着 20 世纪 60 年代中期激光的发展,非侵入式流量测量变得实用。气体激光器问世后不久,Yeh 和 Cummins 就开发了激光多普勒风速仪 (LDA)。这是流体诊断领域最重要的进步之一,因为我们现在拥有了近乎理想的传感器。具体而言,输出完全是线性的,无需校准,输出噪声低,频率响应高,速度测量独立于其他流动变量。在过去的三十年中,LDA 技术在光纤等光学方法以及先进的信号处理技术和软件开发方面取得了重大进步。此外,LDA 方法已扩展到相位多普勒技术,用于测量颗粒和气泡尺寸以及速度。激光和相机技术的快速发展为限定(流动可视化)和随后量化整个流场测量提供了可能性。使用包括第二个摄像头的改进的 PIV 系统也可以测量颗粒和气泡的尺寸。粒子图像测速 (PIV) 的发展已成为众多应用中最受欢迎的流量测量仪器之一。相机和激光技术以及 PIV 软件的现代发展继续提高 PIV 系统的性能及其对困难流量测量的适用性。除了瞬时测量流量外,现在还可以使用高频激光器和高帧率相机进行时间分辨测量。平面激光诱导荧光 (PLIF) 现已提供