低溫噴霧的全局彩虹折射測量技術

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德國慕尼黑工業大學的研究團隊提出了一種全局彩虹折射技術，能夠測量低溫噴霧液滴的折射率和液滴尺寸概率分布，可用於液氮、液氧和液態甲烷等火箭或導彈燃料。

低溫噴霧的速度和尺寸分布測量通常採用相位多普勒測速、粒子圖像測速和激光誘導熒光方法，但這些方法使用的熒光示蹤劑在低溫下會凝結或凝固。研究團隊提出了一種利用全局彩虹折射法的低溫噴霧液滴測量技術，可同時測量液滴折射率和尺寸的概率分布。測量時，光在透明液滴中發生反射、折射和散射，形成彩虹條紋的紋波高頻圖案，液滴尺寸的概率分布由彩虹條紋的角間距確定，液滴的物理和熱化學參數由彩虹條紋的強度分布確定，使用基於復角動量理論的Saengkaew反演方法就能從全局彩虹圖案中計算液滴折射率和尺寸概率分布。實驗結果表明，這項技術測量的溫度與熱電偶測量值吻合，在80～110K溫度範圍內，差值小於7.5％，溫度測量不確定度約為±1.0K，液滴尺寸呈雙峰或多峰分布。

低溫噴霧液滴測試裝置示意圖

這項技術可測量低溫噴霧的參數和分布，無需示蹤劑，測量精度高，有望用於監測表徵空間推進系統的低溫推進劑加註。

（藍海星）

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