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随着航空航天技术的发展和深入,液氢液氧等新型燃料燃烧产生的火焰达到数千度甚至上万度。在超高温环境下,传统的温度测量技术将不再适用,在上世纪六七十年代,以NASA为首的科研机构提出了分子发射光谱技术,测量的光谱代表了发光物质本身的特性,是研究高温、燃烧及其它化学过程的最直接、最有效的方法之一。 但因分子发射光谱的理论计算复杂,分析困难,目前只有欧美科学家了解掌握相关的理论计算方法,并编制出NEQAIR、LIFBase等软件。目前对国内而言,分子发射光谱测温技术还处于刚刚起步甚至空白的状态。 本文首先基于OH自由基的能级结构特性,推导出OH自由基电子带系能级间的十二支跃迁,由此获取了OH自由基的亨尔-伦敦因子、电偶极矩多项式,最终计算出能级间的跃迁波数、布居数分布和跃迁几率等几个OH自由基发射光谱的关键参数,由此计算得到了OH自由基在各自由度(振动、转动)温度条件下的发射光谱数据,并结合谱线的线型得出了谱线的强度分布及其规律,由此建立了OH自由基光谱强度计算方法。 建立了由光谱制造装置、光谱采集装置及光谱分析装置三部分组成的气/液燃料燃烧发射光谱实验系统,并根据OH自由基理论光谱强度及本实验系统特性自行编制《自由基数据分析软件》,此软件具有将光谱数据和理论光谱数据对比、分析的功能。 利用燃烧发射光谱实验装置,对乙炔和酒精进行了燃烧过程中产生OH自由基电子带系光谱的测试实验,将实验光谱数据与理论光谱数据库进行对比分析,确定乙炔、酒精的燃烧温度,取得预期成果。实验证明本文推导、计算的各参数是正确的,实验系统获得的光谱数据是可靠的。