CARS spectroscopy of CH4 for implication of temperature measurements in supercritical LOX/CH4 combustion

Experimental and theoretical investigations of coherent anti-Stokes Raman spectroscopy of CH4 have been carried out. Experimental spectra were measured in a heated high-pressure test cell and compared with numerical simulations. Good agreement was obtained for the temperature and the pressure dependence of CARS spectra in the ranges 300–1100 K and 0.1–5.0 MPa. The observed dependencies provide useful guidance for CARS thermometry, allowing quantitative measurements of temperature in high-pressure combustors. Application of multiplex CH4 CARS thermometry for single-shot measurements in a LOX/CH4 combustion at high pressure was demonstrated at supercritical conditions (5.6 MPa).

RésuméUne étude expérimentale et théorique de la spectroscopie du méthane a été réalisée par diffusion Raman anti-Stokes cohérente. Les spectres expérimentaux ont été mesurés dans une cellule d'analyse fonctionnant à haute pression et haute température. Les comparaisons des évolutions en température et en pression des spectres DRASC expérimentaux sont trouvés être en bon accord avec les prédictions du modèle spectroscopique développé dans le cadre de cette étude. Ces résultats ont ainsi permis de développer la DRASC multiplex sur CH4 pour la mesure de la température. Ce diagnostic laser a finalement été appliqué avec succès pour mesurer la température dans une combustion cryotechnique LOX/CH4 opérant en régime supercritique (P=5.6 MPa).