[发明专利]一种测量超燃冲压发动机燃烧室温度和发射率的方法

权利要求书

1.一种测量超燃冲压发动机燃烧室火焰温度和发射率的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1)用光谱仪检测超燃冲压发动机燃烧室内火焰碳烟辐射信息，通过黑体炉标定转换为多组包含相同个数的检测光谱辐射强度数据；

2)将发射率表示为波长的多项式函数，即光谱辐射强度表示为下式1：

式中，I(λ，T)为实际光谱辐射强度，λ为波长，T为火焰温度，ε(λ)为光谱发射率，P₀、P₁…P_n表示ε(λ)对应的多项式系数，n为多项式的阶数，是大于等于0的整数，c为光速，h为普朗克常数，k为玻尔兹曼常数；

根据所述式1，得到下式2：

式中，λ_j为第j个波长，I_j为测量的第j个波长对应的目标光谱辐射强度，r为迭代次数，为目标光谱辐射强度与计算光谱辐射强度之差；

3)将检测光谱辐射强度添加正态随机补偿作为迭代过程的目标光谱辐射强度，其中，正态随机补偿在每次迭代中随机生成，表示为下式3：

I_j＝I₀×(1+0.1×N(μ，σ²))    式3

式中，I₀为检测光谱辐射强度，N(μ，σ²)为正态随机补偿，μ＝0为均差，σ＝1为标准差；

4)利用未知阶系数的多项式函数表示每组发射率，任意选取一组数据作为温度和多项式系数初值，初始多项式阶数为0；

5)采用Levenberg-Marquardt算法和最小二乘法相结合的方法迭代优化多项式系数和温度，上一次的迭代结果将作为下一次的迭代初值，重复迭代直至迭代结果收敛；再判定火焰温度和发射率是否收敛，若不收敛则将多项式阶数加一，重新设定火焰温度和多项式系数初值进行迭代计算，直至残差、火焰温度、发射率同时收敛，火焰温度和发射率收敛的判定标准为：假设当前阶数为m，m-1阶残差收敛后的连续3次计算得到的火焰温度和发射率与m阶残差收敛后的连续3次计算得到的火焰温度和发射率一致，其中，求解发射率随波长变化的多项式系数P₀、P₁…P_n和火焰温度T包括以下步骤：

a.根据待求解的所述式2得到一组残差f函数方程组的偏差和偏导数；

b.根据偏差和偏导数，采用Levenberg-Marquardt算法和最小二乘法相结合的方法求出输入的多项式系数和火焰温度的修正值；

c.利用下式4对输入的多项式系数和火焰温度进行修正：

d.若修正后的多项式系数对应的发射率以及修正后的火焰温度收敛，则进行步骤e，否则返回步骤a，将修正后的火焰温度和多项式系数输入式2重复上述过程；

e.输出迭代收敛时的火焰温度以及迭代收敛时的多项式系数对应的发射率。