《表3 每个状态下Cu组分含量与电极烧蚀的测量平均值》

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《基于TDLAS的电弧风洞流场Cu组分监测》

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对于高超声速喷管，气流在入口处为亚声速，在喉道处为声速，出口处为超声速。该次测量位置处的马赫数Ma≈0.2，气体流速为u=us×Ma，其中为当地声速，并取绝热指数γ=1.2，气体常数R=287J/（kg·K）。同时，由于内流速度相对较低，可以用总温代表静温，根据文献[22]的研究，加热器内部静温与总温的差别小于5%。利用测量得到的Cu原子2P40态的数密度ni，根据图1对应关系，即可得到某温度下Cu组分的总数密度N0。再利用公式mCu=πr2 uN0M/NA可以估算出单位时间内Cu组分质量mCu，其中r=5cm是测量片半径、M=63.5g/mol为铜原子的摩尔质量、NA=6.02×1023/mol是阿伏伽德罗常数。最后根据气体流量和加热器电流，进一步可得到铜在流场中的质量分数和电极烧蚀率。铜质量分数定义为mCu/mgas，其中mgas为气体质量流量。电极烧蚀率定义为电极总烧损质量/总电荷量（单位为g/C），即（mCut）/Q=mCu/I，其中I=Q/t为流经电极的电流。需要说明的是，本文以流场中铜质量代替电极总烧损质量，但实际上电极烧损的铜不一定全部进入流场，这还需要更深入的研究。上述参数在每个台阶状态中的时间平均值计算列于表3中。