基于粒子系统的飞机尾焰红外仿真方法研究

通过研究传统粒子系统模型,运用纹理映射、透明混合和Billboard技术,使用测量数据作为尾焰红外辐射数据,提出了一种新的基于粒子系统的飞机尾焰红外仿真方法。最后基于VC.Net平台利用C++进行编程实现红外尾焰模拟。     

基于OpenGL的导弹红外仿真研究

在红外辐射理论的基础上对导弹进行了红外建模,同时考虑了大气衰减的影响,并利用OpenGL对导弹的红外辐射进行了仿真.在算法中,利用粒子系统实现对导弹尾焰的红外仿真,并将尾焰的红外模型引入粒子系统,使得仿真的结果更为精确.另外,采用了纹理映射、融合、反走样和雾化等技术增强仿真的真实感,同时利用显示列表技术加快了OpenG...     

外形包络面的尾焰红外图像仿真

基于粒子系统的尾焰红外图像仿真计算量大,难以与红外辐射的计算模型相结合。为了解决这个问题,首先提出了基于化学反应式的航空发动机尾焰气体组分计算模型,改进现有的尾焰流场工程计算方法;然后提出了基于外形包络面的尾焰红外图像仿真模型,研究了包络面的建立、包络面模型与流场计算模型以及气体辐射计算模型的结合、包络面模型对尾焰红外图像影响三个相关问题;最后通过数值仿真得到了尾焰的红外图像。结果表明:尾焰的红外图像主要由其核心区的高温气体决定;当包络范围增大到一定程度后,尾焰图像与选用的包络面的外形无关;选择一个易于划分面元的包络面模型,并划定能全面反映尾焰辐射分布特征的小包络面范围,可使尾焰图像的生成更加高效准确。     

一种新的三维实时红外尾焰仿真方法

红外尾焰仿真是红外场景仿真的难点之一。采用粒子方法仿真红外尾焰存在二个问题,一是粒子数量庞大,二是很难通过控制粒子实现尾焰的温度场分布。利用尾焰的对称性,提出了一种基于粒子系统的改进算法,将尾焰拆分成横切面与底面二个几何平面,仅在平面内进行粒子填充。同时提出了双层布告板旋转算法,分别旋转粒子与尾焰的切面,使得尾焰能适应不同的观察角度。实验证明,本文算法能大幅度降低粒子数量,提高仿真速度。同时,对粒子的精确控制使得尾焰的温度场分布变得可控,解决了以往基于粒子系统的尾焰仿真温度随机不可控的不足。     

海战场环境下超音速反舰导弹红外辐射特性研究

超音速反舰导弹的红外辐射特性研究对海战攻守双方都具有重要的参考价值。对海洋战场环境红外辐射特性进行了深入分析,引入了累积因子,在考虑了粒子的多次散射效应的基础上建立了仿真环境的辐射计算模型,重点对云层的辐射进行了计算,并通过仿真,验证了模型的可行性。建立了导弹蒙皮与尾焰的红外辐射特性和辐射面积的计算模型,对导弹的红外辐射亮度和辐射强度进行了仿真计算。最后对仿真结果进行对比分析,结果表明该算法能够有效地应用于粒子系统的辐射计算,可供后期生成红外图像序列使用。     

基于窄谱带模型的尾焰红外辐射计算

尾焰红外辐射的计算是飞行器红外辐射计算的重要环节.在尾焰流场工程计算模型的基础上,从燃烧的化学反应出发,解决了尾喷口处气体组分参数的计算问题,利用基于Malkmus窄谱带模型的C-G近似法得到了尾焰红外辐射的快速计算方法.仿真结果表明,该方法能够快速准确地计算出尾焰的辐射,能为红外制导导弹仿真中飞机目标红外辐射的计算提供有效途径.     

导弹尾焰红外辐射运动变化探测研究

针对导弹尾焰红外辐射的探测问题,分析了导弹的运动状态对尾焰红外辐射探测的影响,建立了导弹尾焰红外辐射探测模型。主要研究了直线、水平圆弧及爬升和下滑的运动状态的探测模型,并进行了仿真,得出了三种运动状态下导弹尾焰红外辐射运动探测的变化规律。     

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。     

轨控推进器喷管对尾焰红外辐射的影响研究

针对关于卫星推进器尾焰的红外特性研究较少的现状,对某双组元轨控推进器尾焰的红外辐射进行数值模拟.采用贴体坐标系下的有限体积法,联合求解较复杂形状的喷管扩张段和尾焰的辐射传递方程,得到尾焰的光谱和3～5μm的波段辐射强度.为精确计算尾焰的红外辐射,全面评估了喷管扩张段的辐射对后端尾焰红外辐射的影响.通过对比分析,当天顶角θ＝7π/16时,距离喷口的位置越近,尾焰辐射受到扩张段的影响越剧烈;若扩张段内壁的发射率减小,尾焰在θ＝7π/16方向上的波段辐射强度则会变小;喷口近处的尾焰,在扩张段辐射影响下,计算得到的波段辐射强度数值远大于忽略扩张段的影响下得到的数值.得出结论:在考虑喷管扩张段辐射的影响下,能够很好地改善轨控推进器尾焰红外辐射的计算准确性.     

卫星姿控推进器尾焰红外辐射的数值模拟

为全面了解卫星的红外辐射特性,需掌握卫星姿控推进器尾焰的红外辐射特性.按照先计算尾焰的流场、再计算尾焰的吸收系数、最后用有限体积法求解尾焰的红外辐射亮度的逻辑顺序,较完整地建立了卫星姿控推进器尾焰红外辐射的求解模型;根据该模型计算得到尾焰的辐射亮度,进一步求解获得了1000～4500cm-1内的光谱和波段辐射强度.通过...     

红外光谱技术诊断火焰温度和组分浓度的研究

基于气体分子辐射吸收指数宽带模型,分析了火焰温度和组分浓度的诊断原理和计算方法;建立了红外光谱诊断系统,并进行了实验研究,结果表明诊断精度较高.从而实现了火焰温度和多种组分浓度的同步诊断     

高温含粒子自由流红外辐射特性的反向蒙特卡罗法模拟

高温含粒子自由流红外辐射特性的研究在目标探测、燃烧诊断、火焰温度测量等领域有着重要应用．利用反向蒙特卡罗法模拟计算高温含粒子自由流的红外辐射特性,考察了自由流中粒子散射和边界条件对定向辐射热流的影响,并与正向蒙特卡罗法进行比较,比较结果表明反向蒙特卡罗法在计算效率上明显优越．     

基于Fluent的飞行器流场建模与红外辐射特性分析

以某型战斗机为研究对象,通过三维建模与网格划分过程建立飞机的流场计算模型,基于商用CFD软件ANSYS Fluent 16.0对飞机的外流场特性进行数值模拟。计算中利用太阳射线追踪算法综合考虑了太阳辐射对机身温度场的影响,采用离散坐标法（DO辐射模型）对辐射传输方程进行耦合迭代计算,利用不带化学反应的组分输运模型（Species Transport Model）模拟燃烧后高温尾焰喷射过程,获得了飞机外流场的温度、浓度及尾流组分分布数据。简要分析了太阳辐射对温度场变化的影响,飞行马赫数对流场红外辐射的影响以及尾焰流场分布情况。分析表明:太阳辐射对蒙皮加热较小,最高升温效果仅为5 K左右,随马赫数的增加飞行器机身背部与腹部红外辐射强度差异明显,最高时腹部辐射强度为机身最大辐射强度2倍左右,激波作用下尾焰后方会出现最高450 K和580 K两个间断的核心高温区域,尾焰红外辐射强度分布符合梨形特征分布趋势。     

薄膜型低燃温红外诱饵的辐射性能研究

以传统镁/聚四氟乙烯配方的红外诱饵剂为基础,以燃烧时间、燃烧温度和红外辐射强度作为考核参数,对以红磷和氧化铜作为功能添加剂的薄膜型低燃温红外诱饵剂进行了实验研究。以镁、聚四氟乙烯、红磷和氧化铜的导热性系数作为参量,综合比较了不同配方对反应速度的影响,以及对燃烧温度、辐射强度的影响。研究结果显示,以红磷和氧化铜为功能添加剂可以改善低火焰温度条件下的燃烧稳定性。当红磷含量为25%,镁粉含量为25%,氧化铜含量为10%~15%,聚四氟乙烯含量为35%~40%时,0.03 cm厚燃烧反应薄膜的燃烧最为稳定,燃烧时间大于3 s,辐射强度在1.5 W/sr左右,燃温为800 ℃左右。     

空中目标夜间不同方位长波红外辐射特性分析

针对试验和训练中靶机实装模拟、建模仿真需求,需在外场动态测试靶机飞行状态下红外辐射特性,该测量结果置信度较高。本文通过对红外成像测量设备定标,计算路径辐射和透过率,亮度反演的方法获得了靶机夜间不同方位辐射强度分布,测量误差约为21.24%。分析测量结果,但当靶机相对测量设备绕飞时,靶机不同方位辐射强度基本一致;靶机在一定距离外无法探测长波尾焰辐射,在靶机模拟和建模中需合理考虑尾焰辐射。该距离下靶机目标/背景灰度对比度约为人眼响应阈值的2倍,人工侦察探测识别较为困难,在靶机外场模拟时需注意对比度对试验探测识别结果的影响。本文可为靶机特性建模、外场模拟应用和测量设备研制提供支撑。     

喷气式飞机红外辐射仿真计算

目标红外辐射是武装直升机前视红外吊舱或者光电雷达实施无源探测的主要依据.在对喷气式飞机红外辐射源进行特性分析的基础上,总结提出针对喷气式飞机的发动机辐射、尾流辐射和蒙皮辐射的X-程算法.利用Visual C++与Matlab编写工程化计算程序,对不同温度、距离和观测角度条件下的喷气式飞机红外辐射量进行仿真计算.仿真结果表明该算法快速有效,并且能够满足工程实际需求.     

飞机发动机尾流流场数值模拟与红外特性计算

建立飞机尾喷管的三维几何模型,利用Fluent 6.3.26软件对喷管外的流场区域进行数值模拟,基于发动机完全燃烧假设得到尾焰流场温度、压强等流场数据。利用K-分布法计算尾焰气体辐射参数,采用反向蒙特卡洛法(RMC)对气体红外辐射特性进行了计算,最终获得尾焰的红外辐射图像。     

平面预混非发光火焰温度分布的红外CT法测量研究

利用红外辐射在介质中的吸收现象，结合计算机断层扫描摄影（CT）技术，提出了红外辐射吸收CT法测量火焰温度的概念，文章详细介绍了测量原理和实现过程，并利用依据此原理建立的实验台架对平面预混火焰的温度分布进行了测量，给出了实验结果。     

薄片型红外/被动毫米波复合诱饵的研究

制备一种红外/被动毫米波复合诱饵。研究基于MTV型烟火药,以超细红磷替代部分镁粉,短切碳纤维作为功能添加剂,制备了一种薄片型烟火材料,对该种材料的红外辐射和毫米波辐射性能进行了测试分析。研究结果显示:少量红磷的添加有利于提高烟火药辐射面积;红磷添加量大于10%时,火焰平均温度、红外辐射强度和毫米波辐射亮温随着红磷含量的增加持续降低,在添加适量碳纤维后燃速燃温增加,红外辐射增强;烟火药的毫米波辐射亮温随碳纤维含量增加持续提高,当红磷添加量为10%,碳纤维含量从0增加到1.75%时,毫米波辐射亮温从330 K增加到458 K,且亮温在400 K以上持续时间较长。     

具有乘性信号和随机频率的分数阶振荡器中的随机共振

为了快速监测和识别化学品火灾,基于傅里叶红外光谱仪搭建了火焰光谱测试平台,并在室内封闭条件下对丙烯腈、乙腈两种含氮化学品以及无水乙醇的火焰光谱进行了监测分析研究(光谱范围为600～8000 cm^-1)。结果表明,在相同的燃烧条件下,分子辐射强度由强到弱依次为丙烯腈、乙腈、无水乙醇。这是由于丙烯腈和乙腈燃烧会产生比无水乙醇多的H2O分子,而且丙烯腈燃烧会产生大量炭黑。在对这三种化学品的燃烧火焰光谱进行去噪平滑处理后,它们大幅相似,但在1650 cm^-1、1830 cm^-1、2857 cm^-1、3750 cm^-1波数处也存在高温含氮气体独有的区分。结果表明,利用傅里叶红外光谱仪监测含氮化学品火焰光谱辐射的研究可为增强我国化学品火灾快速识别与发现能力提供理论及实践依据。