MARC

 008260126s2024        us                              c    eng  d
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■035    ▼a(MiAaPQ)GeorgiaTech78529
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a546
■1001  ▼aWang,  Gwendolyn.
■24510▼aInterferometric  Diagnostic  Techniques  for  Measuring  Optical  Properties  of  High  Temperature  Gases
■260    ▼a[Sl]▼bGeorgia  Institute  of  Technology▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a168  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-05,  Section:  A.
■500    ▼aAdvisor:  Mazumdar,  Ellen  Yi  Chen.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Georgia  Institute  of  Technology,  2024.
■520    ▼aResearch  into  hypersonic  and  other  high  enthalpy  gas  flows  is  necessary  for  developing  the  next  generation  of  mission-critical  vehicles  and  understanding  complex  gas  dynamics  behind  shock  waves.  In  particular,  characterizing  the  optical  properties  of  high  temperature  gases  is  crucial  for  modeling  various  types  of  signal  distortion  that  are  observed  when  information  travels  through  hypersonic  flowfields.  When  gas  temperatures  reach  several  thousand  Kelvin,  chemical  reactions  and  internal  energy  exchanges  affect  the  propagation  speed  of  light  traveling  through  the  medium.  While  models  exist,  experimentally  measuring  these  optic  properties  becomes  important  for  validation  and  verification.  The  challenges  that  come  with  characterizing  high  temperature  environments  include  limitations  from  the  available  diagnostics.  The  methods  used  to  measure  the  index  of  refraction,  dispersion,  and  Gladstone-Dale  (GD)  coefficient  in  the  literature  are  unable  to  track  large  optical  gradients  that  occur  across  a  shock  wave.  In  this  work,  two  novel  interferometric  diagnostics  are  developed  to  address  the  limitations  of  current  techniques.  The  first  method  is  a  hybrid  interferometer  that  combines  a  narrowband  source  with  a  broadband  source.  The  types  of  sources  and  the  method  to  combine  these  sources  are  first  presented  and  discussed.  Then,  a  custom  analog  quadrature  calibration  scheme  is  designed  to  automate  the  calibration  process  and  a  minimization  algorithm  is  described  for  processing  the  broadband  interference  pattern.  This  diagnostic  is  tested  in  a  shock  tube  at  Georgia  Tech  to  verify  its  capabilities.  Measurements  of  the  change  of  index  of  refraction  across  a  shock  wave  show  agreement  within  2%  of  equilibrium  gas  models.  This  diagnostic  is  then  used  at  the  free-piston  High  Temperature  Shock  Tube  (HST)  at  Sandia  National  Laboratories.  Using  the  reflected  shock,  temperatures  between  6000  and  7800  K  are  generated  and  the  GD  coefficient  at  moderate  to  high  pressures  is  measured.  The  data  taken  here  are  the  first  in  the  literature  that  show  clear  temperature  dependence  in  accordance  with  high  temperature  gas  models.  Next,  a  second  multi-wavelength  interferometer  is  designed  to  address  the  limitations  of  the  hybrid  method.  Rather  than  using  a  broadband  light  source,  this  method  combines  multiple  narrowband  wavelength  sources  to  produce  beat  frequencies.  Here,  a  combination  of  three  different  wavelengths  is  determined  to  be  ideal  for  shock  tube  measurements  and  the  wavelength  selection  criteria  and  other  considerations  are  described.  This  diagnostic  is  also  tested  at  the  Georgia  Tech  shock  tube  for  two  multi-wavelength  combinations  across  the  visible  regime.  Due  to  the  design  of  the  multi-wavelength  diagnostic,  both  the  incident  and  reflected  shock  conditions  can  be  measured  in  addition  to  the  wavelength  dispersion.  Results  show  that  this  technique  is  easier  to  calibrate,  has  similar  uncertainty  and  resolution,  and  provides  more  capabilities  than  the  hybrid  diagnostic  method.  Overall,  this  work  creates  the  tools  necessary  for  making  accurate  validation  measurements  of  refractive  index  in  high  temperature  and  high  pressure  gases  for  the  first  time.
■590    ▼aSchool  code:  0078.
■650  4▼aGases
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■71020▼aGeorgia  Institute  of  Technology.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-05A.
■790    ▼a0078
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17360261▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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