相变及炭黑杂质对氧化铝粒子流辐射特性的影响①

李佳玉，董士奎，谈和平

(1.南京理工大学 能源与动力工程学院，南京 210094;2.哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院，哈尔滨 150001)

相变及炭黑杂质对氧化铝粒子流辐射特性的影响①

李佳玉1，董士奎2，谈和平2

(1.南京理工大学 能源与动力工程学院，南京 210094;2.哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院，哈尔滨 150001)

基于Bruggeman有效介质理论与反向蒙特卡罗法计算了轴对称高温氧化铝粒子流在轴线正侧向辐射强度分布。采用Bruggeman有效介质理论计算多相态共存氧化铝粒子以及含少量炭黑杂质的氧化铝粒子的等效光学常数，以此为基础，通过反向蒙特卡罗法考察氧化铝粒子相变过程以及粒子中少量炭黑杂质对粒子流场轴线上辐射特性的影响。发现粒子相变过程中多相共存状态对高温粒子流场紫外波段辐射信号的影响不可忽略，氧化铝粒子中含有少量炭黑杂质就能够明显降低粒子流高温区间轴线上光谱辐射强度，当波长增加到近红外波段时，离喷口较近处轴线正侧向相对光谱辐射强度随着含炭黑量的增加而增大。

轴对称氧化铝粒子流;光谱辐射特性;相变过程;炭黑杂质;等效光学常数

0 引言

高温含粒子自由流辐射特性在火焰温度测量、燃烧诊断、目标探测等领域有重要的研究意义和应用背景。固体火箭发动机尾喷焰是典型的高温含粒子流，其光辐射特性研究对目标探测与识别技术非常重要。含铝燃料固体发动机尾喷焰中的氧化铝(Al2O3)粒子是尾喷焰的主要辐射源，氧化铝粒子的尺寸、浓度、温度、相态及杂质都会影响到尾喷焰的信号。……