水下航行体热尾流水面温度特征的研究

采用FLUENT数值仿真和实验模拟的方法,对在温度均匀和温度分层的海水中排放热水的水下航行体的热尾流浮升过程及其与自由表面的相互作用进行了计算和模拟,获得了由水下航行体引起的自由表面的温度变化规律.在此基础上,将热尾流的试验结果与理论数值模拟结果进行了比较.此外,还得到了热尾流的浮升和自由表面的红外图像,为水下航行体探...     

基于温度场剖面的航行器热尾迹红外识别算法

提出了一种利用热尾迹区分水下航行器和水面航行器的手段。通过分析热尾迹红外图像,借鉴等位面的概念,提出了一种基于温度场剖面的航行器热尾迹识别算法。首先构建热尾迹红外图像的三维示意图,然后在此基础上通过全局温度特征确定的等间隔温度剖面来对其进行分割,最后将反映温度分布离散程度的自定义参数sigma和反映温度分布离散程度变化情况的自定义参数delta作为特征来判断热尾迹所属类别。结果表明本文所提出的识别算法能有效判断热尾迹所属类别。     

信标数量不固定的声学定位组合导航方法及仿真

<正>针对水下航行器利用声学定位时可能出现无法收到足够数量信标测距信息的问题，提出一种基于单声信标测距和推算定位的组合导航方法。以航行器航速、航向信息为输入，位置为状态，信标测距信息为输出，建立组合导航滤波模型，采用扩展卡尔曼滤波器进行组合导航信息滤波。通过仿真对本方法应用特性进行验证分析。研究表明，本方法可以有效应对信标数量较少或航行器有效接收信标应答信号数量不固定的情况，具有良好的水下定位效果。水下平台航行或工作常采用水声定位方法获取位置信息。由于水声定位方法其具有可控性好、     

深度迁移学习预训练对红外尾流成像识别的影响

随着水下航行器噪声水平的不断降低,水下航行器形成的尾流红外成像特征就成为其主要可探测的特征源之一,利用水下航行器尾流的水面红外特征来探测水下航行器的踪迹逐渐发展成为一种新的探测方式。由于人工判别尾流特征的效率低,准确性不高,采用人工智能深度学习的方式能够得到较大的改善。本文以水下航行器尾流红外特征识别为研究核心,通过图像分类制作了混合类的样本集,利用迁移学习比较不同预训练网的对尾流的训练效果,讨论预训练网内部参数对尾流训练效果的影响,结合Faster-RCNN算法,最终测试对尾流的识别精度,在45个2类尾流的小样本集下,预训练之后的网络在识别准确度上增加了21.43%,误检率下降了2.14%,带有红外特征的图像在定位精准率上比可见光图像高18.18%。该预训练测试对未来研究尾流探测结合卷积神经网络的识别有一定的应用潜力。     

基于MFA的水下航行器控制方法研究

水下航行器是一种典型的非线性和欠驱动系统,在工作环境中会受到风浪流等外界干扰,难以建立精确的数学模型.水下航行器系统的复杂性与不确定性给运动控制器的设计带来了挑战,因此,针对水下航行器运动控制所应用的方法进行分析,引入无模型自适应(Model Free Adaptive,MFA)控制方法,并完成仿真验证.仿真结果表明,...     

温度分层水槽中水下航行体尾流水面热特征实验

温度分层海洋中水下航行体尾流引起的水面热特征是发展红外反潜技术的关键课题.在具有垂直负温度梯度的水槽中,对水下航行体热尾流的浮升过程及其与自由表面的相互作用进行了显示和测量,得到了水下航行体尾流引起的自由表面温度变化规律以及热尾流的浮升图像和其自由表面的红外图像,并在此基础上讨论了航行深度、温度梯度、水面波浪和太阳辐射...     

湍流脉动对圆射流红外辐射特性的影响研究

为研究湍流脉动对高温燃气圆射流红外辐射强度的影响,利用大涡模拟方法计算了高温圆射流流场的温度和组分浓度等的瞬时值和平均值,在此基础上分别采用平均温度?辐射法和瞬时温度?辐射法计算了射流场的红外辐射特性。计算结果表明:瞬时温度?辐射法计算的平均光谱辐射强度、平均积分辐射强度和平均辐射亮度均高于平均温度?辐射法计算的结果;湍流脉动越大,掺混区越厚,两种方法的计算结果之间的差值以及射流场红外辐射的脉动幅值均越大,其中射流高温核心区尾缘附近是受湍流影响最强的区域;两种方法计算的平均红外辐射亮度之间的差值沿着径向逐渐降低。对于Re=86 000,环境温度与进口温度之比为0.35的圆射流,在90°探测方向上,瞬时温度?辐射法计算的总的平均积分辐射强度比平均温度?辐射法的计算结果高23.6%左右。     

基于Vega Prime的水下航行器视景仿真

针对潜艇发射水下航行器攻击水面目标这一想定进行视景仿真。利用Multigen Creator进行三维实体建模和地形生成,基于Vega Prime实时视景仿真平台开发水下航行器攻击可视化仿真应用,展现潜艇发射水下航行器、水下航行器水下航行和运动,跟踪并攻击水面舰船的场景。能够直观、逼真地演示武器运动状态,实时交互性强,在武器系统设计和论证,武器平台研制仿真中具有实际意义。     

温度分层海洋中水下航行体引起水面特征参数变化规律的研究

温度分层海洋中水下航行体引起水面特征参数的变化规律是发展红外反潜技术的关键课题.基于有限体积法的FLUENT 软件,在具有垂直温度分层的海水中,对排放热水的水下航行体热尾流的浮升过程及其与自由表面的相互作用进行了数值模拟,获得了水下航行体引起的自由表面的温度、密度、速度等特征参数的变化规律,并对温度变化规律进行了实验验证,可为水下航行体的探测提供一定的理论基础.     

复杂外热流条件下红外探测器组件热设计

为实现在复杂外热流条件下对CO2探测仪红外探测器组件温度的有效控制,对其进行了详细的热设计。对红外探测器周围外热流进行分析,确定了其散热面位置。基于红外探测器所处空间热环境以及自身高功耗、低热控指标的特点,提出热设计方案。对红外探测器组件有限元模型进行了热分析计算,得到各个转角姿态下的红外探测器组件的温度范围为-31.8~-26.9℃,计算结果满足设计要求。通过CO2探测仪热平衡试验对热设计进行了验证,试验中红外探测器组件的温度范围为-32.6~-30.1℃,试验结果与计算结果基本一致,满足热控指标要求,说明热设计方案在复杂外热流条件下合理可行,具有较好的适应性。     

坦克动力舱热流场及红外辐射特性分析

为了更好地揭示坦克动力舱的热状态及红外辐射特性,提高坦克战场生存能力,以某型坦克为例,利用商业软件fluent建立了舱内空气与流动的CFD模型。对于动力舱内热边界条件,由汽车仿真分析软件GT-SUITE给出,装甲板的温度场计算采用流固耦合的方法,使其转化为系统内部的边界,并考虑了太阳辐射的影响。最后根据装甲板温度场建立红外辐射特性计算模型,得到了稳态工况下动力舱的热流场和装甲板红外辐射特性强度分布图,可为下一步动力舱内热流场优化和红外特性抑制提供依据。     

Algorithmic Approach for Thermal Port Definition

An algorithmic technique is presented that allows estimation of maximum temperature rise in a thermal model with component-board thermal interaction. The technique is based on a generalized thermal port grouping to estimate the interface temperature profile derived from coarse port assignments. By using a very simple environment, it takes a library-type thermal component model with many thermal ports included and transforms it by grouping thermal ports based on a temperature profile, allowing a minimal number of port groups to provide the same accuracy as the original model in a shorter time. The usefulness of this technique is illustrated through simulation of two thermal models with extreme nonuniform temperature distribution on the interface surface. The prediction accuracy is evaluated by comparison with the final solutions to numerical simulation.     

逆流式冷却塔的热力计算研究与红外热像温控系统设计

以冷却塔红外热像温控系统设计为目的,根据水电混合动力冷却塔的结构特性,基于冷却塔内热质交换平衡方程及Merkel数学模型建立水电混合动力冷却塔热力计算理论模型。运用红外热成像技术建立逆流式冷却塔热力性能监测模型,完成冷却塔的温控系统设计,并分析冷却塔温控系统温控精度误差产生原因。通过使用手持式红外测温仪进行现场实验,验证了热力计算模型的准确性和其应用于冷却塔温控系统设计的可行性。     

装甲车辆与地面背景的热交互作用及红外仿真

为了全面揭示装甲车辆与地面背景之间热交互作用对地面背景温度以及红外辐射特性的影响,建立了装甲车辆和地面背景的温度和红外辐射特性的模型,重点考虑了装甲车辆与地面之间的传热。通过对地面和履带相关力学关系的引入,建立运动车辆和地面之间热学以及力学的模型,采用了动网格方法对车辆目标在运动后对地面所产生的沉陷现象及在地面上留下的热痕迹进行模拟仿真。基于红外辐射理论,综合考虑自身辐射、反射辐射以及大气传输特性,计算了车辆在3种不同状态下与地面背景之间的热交互作用及红外辐射特征分布,并比较了模拟温度与实验测量温度的误差,验证了模型的精度。仿真结果表明:该方法对地面目标的隐身设计和隐身技术评估具有十分重要的意义。     

基于重叠网格技术和VOF模型的潜艇热尾流浮升扩散规律的数值与实验研究

研究潜艇热尾流的浮升扩散规律和水面红外特征对红外探潜具有重要意义。以潜艇缩比模型为研究对象,建立了潜艇热尾流三维计算模型。分别使用重叠网格、VOF （Volume of Fluid）模型方法和来流法,对潜艇热尾流的浮升扩散过程进行了数值模拟。分析了潜艇热尾流的浮升扩散规律和温度场特征。使用实验测得的水面红外热像图和热尾流浮升扩散图像对两种仿真方法的精度进行了对比验证。结果表明:基于重叠网格和VOF模型的数值模拟方法精度较高,模拟得到的热尾流最大温度出现时间相差0.2 s,温度偏差为0.003 K,能够很好地模拟潜艇热尾流的浮升扩散和温度分布特性。     

基于数值仿真的多馈微波加热温度控制系统

针对常用多模腔加热的不均匀性,对多馈口微波加热进行了研究,提出了一种基于数值仿真分析来设计微波加热系统的方法。通过建立1/2 全尺寸有限元模型进行仿真计算,分析了馈口数量对微波加热的影响,在此基础上采用Bang-Bang 控制策略设计了加热系统。其中,圆柱形谐振腔模型的高度为800 mm,半径为395 mm。腔体周围环形布置10个微波源,通过德拜模型仿真温度变化和测量值进行对比,验证了仿真模型的正确性。不同馈口数的COMSOL仿真结果表明,馈口数为4时,温度变异系数(COV)为0.0897,相比于一个馈口的情况,温度的均匀性提高了10.5%。通过实验测试了微波加热系统性能,实验结果表明,媒质温度能得到合理控制。     

某喷气发动机尾焰的中长波红外辐射分析和比较

利用中波红外和长波红外热像仪对某型 喷气飞机发动机尾焰的红外辐射特性进行了测量,得到了3～5 μm 和8～12 μm波段的尾焰辐射亮度分布。结果表明,从飞机 尾向上观测到的中波红外和长波红外尾焰均成对称分布,前者的最高辐射亮 度和尾焰面积分别是后者的4.6倍和2.1倍;从飞机侧向上观测到的 中波红外尾焰的最高辐射亮度、尾焰长度和面积分别是长波红外尾焰 的2.2倍、3.8倍和5.7倍,前者的优势非常明显。另外,受高温尾焰加热的影响,尾 焰周围空气的温度明显上升,使其辐 射亮度高于其他背景的辐射亮度。本文获得的测量结果对尾焰红外辐射特性仿 真和计算研究具有一定的参考价值。     

基于无人机红外遥感的地下石油管道安全监测

地下石油管道监测是石油安全工作的重要内容之一。针对石油管道的热源特性,开展了基于无人机挂载红外热像仪的地下石油管道遥感监测研究,实现了基于红外影像的管道识别、管道裸露与浅埋识别,并开展了红外影像与同一管道基于可见光遥感影像的对比分析。验证了红外遥感影像在地下石油管道安全监测中的可行性。