- 科学出版社
- 9787030859532
- 1版
- B5
- 2026-08
作者简介
内容简介
本书全面系统地介绍了激光吸收光谱流场诊断技术的发展历程、基本原理、系统组成、反演方法及应用实例。针对发动机、风洞流场诊断需求，本书首先介绍了流场测量的背景意义和历史沿革；然后介绍了基本的光谱理论和典型的激光吸收光谱技术；随后介绍了吸收光谱测量系统构成和各部分功能；其次介绍了均匀流场以及非均匀流场吸收光谱反演方法；最后介绍了航空航天发动机以及不同类型风洞流场温度、流速、浓度等的激光吸收光谱国内外测量应用实例。
目录
目录
丛书序
本书序一
本书序二
本书序三
前言
第1章 绪论 1
1.1 流场诊断背景意义 1
1.1.1 发动机流场诊断 1
1.1.2 风洞流场诊断 2
1.2 流场诊断技术概述 2
1.2.1 流场概念 2
1.2.2 流场诊断技术分类 4
1.2.3 典型光谱学流场诊断技术 7
1.3 吸收光谱流场诊断技术现状和趋势 9
1.3.1 技术现状 9
1.3.2 未来趋势 13
参考文献 15
第2章 激光吸收光谱原理 17
2.1 激光吸收光谱理论 17
2.1.1 光与物质相互作用 17
2.1.2 比尔？朗伯定律 21
2.1.3 光谱吸收线强 23
2.1.4 吸收光谱线型 24
2.1.5 光谱数据库 33
2.2 激光吸收光谱技术 36
2.2.1 直接吸收光谱技术 36
2.2.2 波长调制吸收光谱技术 39
2.2.3 光程增强型吸收光谱技术 46
参考文献 51
第3章 激光吸收光谱流场测量系统 53
3.1 激光光源 53
3.1.1 半导体激光器 53
3.1.2 红外超连续光源 58
3.1.3 傅里叶域锁模激光器 59
3.1.4 光学频率梳 61
3.2 激光传输器件 63
3.2.1 激光准直器 63
3.2.2 激光传输光纤 67
3.2.3 光纤耦合器 70
3.2.4 空间光耦合器 73
3.2.5 光学元件材料 73
3.3 信号探测设备 80
3.3.1 光电探测器 80
3.3.2 光谱分析仪 83
3.4 数据采集系统 84
3.4.1 高速数据采集卡 84
3.4.2 光谱数据采集软件 86
参考文献 88
第4章 均匀流场吸收光谱测量方法 90
4.1 特征吸收谱线选择 90
4.1.1 典型气体吸收光谱 90
4.1.2 谱线选择定则 91
4.2 吸收光谱数据处理方法 94
4.2.1 直接吸收光谱数据处理方法 94
4.2.2 波长调制光谱数据处理方法 98
4.3 气体吸收光谱参数标定 101
4.3.1 高低温光谱测量装置 101
4.3.2 光谱参数标定方法 105
4.4 均匀流场测量方法 110
4.4.1 温度浓度测量方法 110
4.4.2 流速测量方法 120
参考文献 123
第5章 非均匀流场吸收光谱测量方法 126
5.1 非均匀流场一维分布测量方法 126
5.1.1 廓线拟合法 127
5.1.2 温度离散法 128
5.1.3 Abel变换法 129
5.1.4 一维分布测量 132
5.2 非均匀流场二维分布测量方法 139
5.2.1 线性重建方法 140
5.2.2 非线性重建方法 148
5.2.3 机器学习重建方法 153
5.2.4 二维分布测量 154
参考文献 162
第6章 发动机流场吸收光谱诊断应用 165
6.1 超燃冲压发动机流场诊断 165
6.1.1 流场CFD仿真校验 166
6.1.2 隔离段质量流量测量 168
6.1.3 发动机燃烧效率计算 173
6.1.4 燃烧过程与非均匀性分析 177
6.1.5 流场脉动与非稳特性研究 187
6.1.6 飞行试验与天地一致性验证 190
6.2 航空发动机与燃气轮机流场诊断 196
6.2.1 进气道质量流量测量 197
6.2.2 燃烧室出口流场测量 200
6.2.3 尾喷管出口流场测量 205
6.2.4 燃料掺混燃烧特性研究 208
6.2.5 燃烧诊断与反馈控制 211
6.3 火箭发动机流场诊断 213
6.3.1 液体火箭发动机流场测量 213
6.3.2 固体火箭发动机流场测量 214
参考文献 216
第7章 风洞流场吸收光谱诊断应用 219
7.1 高超声速风洞流场诊断 220
7.1.1 燃烧加热风洞流场测量 220
7.1.2 激波风洞瞬态流场测量 222
7.1.3 电弧风洞非平衡流场测量 225
7.2 其他类型风洞流场诊断 237
7.2.1 低速风洞流场测量 238
7.2.2 跨声速风洞流场测量 238
参考文献 247
丛书序
本书序一
本书序二
本书序三
前言
第1章 绪论 1
1.1 流场诊断背景意义 1
1.1.1 发动机流场诊断 1
1.1.2 风洞流场诊断 2
1.2 流场诊断技术概述 2
1.2.1 流场概念 2
1.2.2 流场诊断技术分类 4
1.2.3 典型光谱学流场诊断技术 7
1.3 吸收光谱流场诊断技术现状和趋势 9
1.3.1 技术现状 9
1.3.2 未来趋势 13
参考文献 15
第2章 激光吸收光谱原理 17
2.1 激光吸收光谱理论 17
2.1.1 光与物质相互作用 17
2.1.2 比尔？朗伯定律 21
2.1.3 光谱吸收线强 23
2.1.4 吸收光谱线型 24
2.1.5 光谱数据库 33
2.2 激光吸收光谱技术 36
2.2.1 直接吸收光谱技术 36
2.2.2 波长调制吸收光谱技术 39
2.2.3 光程增强型吸收光谱技术 46
参考文献 51
第3章 激光吸收光谱流场测量系统 53
3.1 激光光源 53
3.1.1 半导体激光器 53
3.1.2 红外超连续光源 58
3.1.3 傅里叶域锁模激光器 59
3.1.4 光学频率梳 61
3.2 激光传输器件 63
3.2.1 激光准直器 63
3.2.2 激光传输光纤 67
3.2.3 光纤耦合器 70
3.2.4 空间光耦合器 73
3.2.5 光学元件材料 73
3.3 信号探测设备 80
3.3.1 光电探测器 80
3.3.2 光谱分析仪 83
3.4 数据采集系统 84
3.4.1 高速数据采集卡 84
3.4.2 光谱数据采集软件 86
参考文献 88
第4章 均匀流场吸收光谱测量方法 90
4.1 特征吸收谱线选择 90
4.1.1 典型气体吸收光谱 90
4.1.2 谱线选择定则 91
4.2 吸收光谱数据处理方法 94
4.2.1 直接吸收光谱数据处理方法 94
4.2.2 波长调制光谱数据处理方法 98
4.3 气体吸收光谱参数标定 101
4.3.1 高低温光谱测量装置 101
4.3.2 光谱参数标定方法 105
4.4 均匀流场测量方法 110
4.4.1 温度浓度测量方法 110
4.4.2 流速测量方法 120
参考文献 123
第5章 非均匀流场吸收光谱测量方法 126
5.1 非均匀流场一维分布测量方法 126
5.1.1 廓线拟合法 127
5.1.2 温度离散法 128
5.1.3 Abel变换法 129
5.1.4 一维分布测量 132
5.2 非均匀流场二维分布测量方法 139
5.2.1 线性重建方法 140
5.2.2 非线性重建方法 148
5.2.3 机器学习重建方法 153
5.2.4 二维分布测量 154
参考文献 162
第6章 发动机流场吸收光谱诊断应用 165
6.1 超燃冲压发动机流场诊断 165
6.1.1 流场CFD仿真校验 166
6.1.2 隔离段质量流量测量 168
6.1.3 发动机燃烧效率计算 173
6.1.4 燃烧过程与非均匀性分析 177
6.1.5 流场脉动与非稳特性研究 187
6.1.6 飞行试验与天地一致性验证 190
6.2 航空发动机与燃气轮机流场诊断 196
6.2.1 进气道质量流量测量 197
6.2.2 燃烧室出口流场测量 200
6.2.3 尾喷管出口流场测量 205
6.2.4 燃料掺混燃烧特性研究 208
6.2.5 燃烧诊断与反馈控制 211
6.3 火箭发动机流场诊断 213
6.3.1 液体火箭发动机流场测量 213
6.3.2 固体火箭发动机流场测量 214
参考文献 216
第7章 风洞流场吸收光谱诊断应用 219
7.1 高超声速风洞流场诊断 220
7.1.1 燃烧加热风洞流场测量 220
7.1.2 激波风洞瞬态流场测量 222
7.1.3 电弧风洞非平衡流场测量 225
7.2 其他类型风洞流场诊断 237
7.2.1 低速风洞流场测量 238
7.2.2 跨声速风洞流场测量 238
参考文献 247
