水雾热遮蔽过程的辐射与导热耦合换热

人工水雾对热辐射有着强烈的散射和吸收,可用于火灾安全和红外隐身.将水雾视为吸收、发射、各向异性散射的非灰介质,考虑水雾自身辐射、多重散射和环境影响,利用Mie理论和谱带离散计算雾滴的辐射特性参数;将辐射传输方程(RTE)和能量守恒方程(ECE)耦合计算,建立红外辐射在水雾中的衰减模型.利用该模型计算了光谱半球透射率,通过与朗伯比尔定律作对比,反映了介质辐射、多重散射、辐射热流等因素会降低水雾遮蔽效率.     

水雾热遮蔽过程的辐射与导热耦合换热

人工水雾对热辐射有着强烈的散射和吸收,可用于火灾安全和红外隐身。将水雾视为吸收、各向异性散射的灰体介质,考虑水雾的介质辐射、多重散射和环境的影响,利用窄谱带模型和Mie散射理论计算离散谱带的平均光学系数,将辐射传输方程和能量守恒方程耦合计算,建立了8~14微米红外辐射在水雾中衰减的计算模型。应用蒙特卡洛法与本文算法作对比,验证了模型的正确性;计算分析了目标在水雾遮蔽下的辐射强度场、热流密度散度以及对水雾温度场的影响;利用本文模型计算了光谱半球通过率,通过与朗伯比尔定律作对比,反映了介质辐射、多重散射、辐射热流等因素使得水雾遮蔽效率降低。     

水雾多光谱隐身实验研究

详细论述了水雾多光谱(可见光、红外等)隐身的原理,并通过对模型车施加水雾前后可见光及红外辐射衰减的实验研究,得出了水雾对军事目标可见光、红外辐射衰减的一般规律。     

基于辐射换热理论研究水雾对红外辐射测温仪的影响

从辐射、吸收或散射性参与介质的辐射换热机理出发,通过建立有参与性介质影响时辐射测温问题的物理模型与数学模型,探讨了当高温物体表面被水雾遮盖时,采用单色,比色红外辐射测温仪进行温度测量时所受到的影响.参与性介质影响下辐射测温问题的数学模型主要包括介质辐射换热模型和辐射测温仪模型.模型求解中水雾的辐射特征由Mie散射理论求解,考虑到辐射测温仪的工作特性,采用在波带上积分的方法处理水雾随光谱变化的辐射特性,并采用离散坐标法求解谱带辐射传递方程.研究表明,水雾粒子介质的粒度分布情况及辐射测温仪工作波长是测温体系的两个重要的影响因素.受到水雾介质的衰减作用,单色辐射测温仪的测量值小于真实值,比色测温仪的测量值则随着工作波长的不同可能比真实值偏大,也可能偏小.     

基于Mie 散射理论水雾介质红外辐射衰减的校正研究

水雾环境对红外辐射有着较强的衰减作用。在工业生产中水雾环境十分常见, 连铸二冷区铸坯的冷却装置采 用的就是人工水雾系统, 而准确掌握连铸二冷区铸坯表面温度对提高产品质量的稳定性具有重要意义。针对二冷区 大量水雾对连铸坯表面非接触式测温存在干扰的问题, 提出了一种基于 Mie 散射理论的校正方法。首先根据现场使 用的气水喷嘴进行模拟实验, 分析现场水雾的水流分布, 建立水雾状态模型; 然后分析水雾状态模型下红外辐射的衰 减特性, 通过模拟试验计算得到相应的消光系数, 并利用朗伯比尔定律得到红外辐射衰减的校正因子, 将校正因子添 加至非接触式红外测温系统中进行实时温度值的校正。研究表明, 通过校正因子的导入能够有效地提高非接触式红 外测温系统的精度。     

泡沫对目标红外辐射透过率的计算及仿真

基于电波吸收、反射和散射特性对泡沫衰减遮蔽机理进行了探讨研究,对目标红外辐射在大气中的透过率进行了定量分析与计算。根据泡沫遮蔽状态的不同,分别对泡沫层和泡沫云两种干扰形式下目标红外辐射的透过率进行了定量计算,并利用MATLAB仿真工具进行了数值仿真,结果表明:泡沫相比大气对目标红外辐射的衰减作用明显,并且随着泡沫厚度的增加,目标红外辐射透过率逐渐减小,与实验测得的数值基本一致,进一步验证了模型的合理性。     

雾状水幕降温衰减与水面目标红外隐身研究

为了提高水面目标的红外隐身性能,通过雾状水幕衰减计算,分析了水雾衰减性能;通过雾状水幕对复合平板的降温和遮蔽试验,测量了施加水幕前后试验板红外线信号衰减程度、目标温度时间响应特性.计算和试验表明,具有一定浓度的雾状水幕可以有效地衰减红外辐射的传输,同时可以在短时间内迅速改变试验板的红外辐射特征.根据红外成像探测模型,对水面目标应用雾状水幕前后的红外探测距离和成像距离的变化进行了分析.使用雾状水幕的水面目标红外发现距离降低了约25%,而红外成像距离降低了约19%.结果表明雾状水幕是一种有效的红外隐身方法,可在水面目标红外隐身方面推广应用.     

水雾的热红外伪装性能分析

利用Mie散射理论,在水的复折射指数随波长变化的情况下,通过雾滴消光效率因子和gamma 尺寸谱分布计算了热红外波长范围内的消光系数,建立了热红外波段gamma尺寸谱分布雾的含水量与消光系数的关系,分析了含水量为0.1和0.5时的红外探测器探测距离随传输路径L之间的变化关系.结论表明,水复折射指数、雾滴尺寸谱分布对雾的热红外辐射传输衰减有着较大影响,水雾遮蔽伪装时需充分考虑.     

两栖装甲车辆对抗双红外制导伪装方法研究

在分析两栖装甲车辆的双红外暴露特征、双红外制导抗干扰原理和常见的红外干扰技术的基础上，得出了在两栖装甲车辆对抗双红外制导的最佳伪装方法——人工水雾红外遮蔽技术。并利用Mie散射理论分析了单位喷水量条件下，水雾滴径与3～5 μm、8～14 μm波段衰减的关系，从理论上给出了水雾滴径的最佳尺寸，最后编程模拟计算了人工水雾的双红外遮蔽性能。     

多波段水雾的遮蔽效应研究

基于随机介质中波的辐射传输理论,采用蒙特卡罗数值模拟方法,研究了多波段水雾层的最佳遮蔽问题.数值模拟了满足对数正态分布水雾的质量消光系数随入射波波长、水雾粒径变化的关系,并与文献中单次散射数据进行了对比;计算了激光在水雾中透过率与波长、水雾宽度以及不同数密度的关系.结果表明,数密度比较大时,必须考虑多重散射;水雾的粒径选取与被遮蔽激光波长相近,就可以得到最佳遮蔽效果;而且用反射率或透过率能更方便的反映烟幕的消光性能,这对烟幕遮蔽性能的研究具有重要的理论参考价值.     

雾天环境下激光传输的衰减特性研究

激光在大气中传输时容易受天气的影响,因为雨、雪、雾等恶劣天气对激光有严重的衰减作用,会使通信的稳定性变差.因此分析激光在不同天气条件下的传输效应和衰减特性非常有必要.本文根据辐射雾和平流雾中含水量和能见度的经验关系,分析了雾天气对激光大气传输衰减的计算公式,并对三种常用的雾衰减经验模型进行了Matlab数值仿真,得出了激光衰减系数和雾天气能见度的关系.     

我国海雾总体特点及其对中红外辐射能量衰减的分析

在对我国不同纬度海雾观测资料总结归纳的基础上,建立了我国海雾微物理结构的拟合分布模型,归纳了我国海雾的总体特点。标定了最常见海雾的尺度参数,并根据红外辐射在海雾中的散射与吸收特性,定量分析了不同海雾的消光系数,根据米氏散射定律定量计算了中红外波段下海面平流雾的散射衰减度,并据此与实验结果进行了比对,吻合性较好。根据米氏理论,在较浓平流雾条件下,雾滴为盐溶液时,中红外波段的消光系数均值为2.90,海雾消光系数随着尺度参数的增大呈现出单调减小的特点;而在纯水条件下,消光系数均值为3.35,消光系数随着尺度参数的增大而单调增加。     

雾对10.6μm红外辐射的衰减特性研究

基于gamma雾滴尺寸分布模型及辐射雾和平流雾含水量与能见度的经验关系,计算并回归得到了平流雾和辐射雾对10.6μm红外辐射的衰减与含水量和能见度的关系,其对浓辐射雾得到的雾衰减与含水量的线性关系与文献所给实验结果和半经验公式均有很好的一致性.最后对雾的红外衰减和可见光衰减进行了比较,结果表明浓平流雾对10.6μm红外辐射的雾衰减大于可见光的雾衰减.     

水雾中1.06 μm激光辐射的衰减特性

通过试验研究了1.06 m激光辐射在水雾环境中的衰减特性。定量测量了不同气象光学视程（MOR）的水雾对1.06 m激光辐射的衰减程度,计算了水雾环境下的1.06 m激光辐射的等效MOR。分别采用试验数据和经验公式计算了1.06 m激光辐射在不同能见度条件下的消光系数。通过对比发现由经验公式计算的消光系数存在明显偏差,尤其是在低能见度条件下。基于试验数据,推导了一种以可见光能见度为输入的消光系数计算公式,对估计云雾环境下近红外光辐射的衰减特性具有重要参考价值。     

雾的雷达后向散射特性研究

利用流雾与辐射雾的能见度与含水量的经验公式导出的Gamma雾滴谱分布,得到了平流雾和辐射雾的雷达反射因子Z与雾的能见度、含水量的关系式。以94GHz雷达为例,研究了雾的雷达后向散射特性。最后利用毫米波衰减数据和能见度反演的几场湿海雾参数,研究了湿海雾的后向散射特性,研究结果表明：湿海雾的雷达反射因子可与中到大雨相当。     

海雾对8mm的衰减和闪烁研究

在中国青岛地区进行了海雾对８ｍｍ信号视距传播时所产生的衰减和闪烁测量实验。１ｍｉｎ平均衰减统计表明浓海雾所引起的衰减可接的１ｄＢ／ｋｍ;并对信号的功率谱密度进行了统计分析,分析了海雾湍流团的快变化和慢变化特性;海雾湍流结构符合Ｈｏｌｍｏｇｏｒｏｖ理论;对信号起伏方差的统计结果推算海雾湍流结构常数在１０＾－１１量级。     

基于等效介电常数的激光雾中衰减研究

海雾是一种具有吸收和散射特性的介质,对激光有较强的衰减作用。结合海雾环境的物理特征,根据电介质极化理论推导出了海雾介质等效介电常数的一般计算模型,并进一步得到激光雾中传输衰减率计算模型。以平流雾的经验雾滴谱和两次海雾个例雾滴谱为例对介电常数衰减模型进行了计算和仿真,并分析和评估了海雾环境物理特征对激光传输效应的影响。结果表明,基于等效介电常数的激光雾中衰减计算模型体现了海雾物理特性的影响,特别是能见度、雾滴谱分布等对其作用明显。     

复杂大气条件对微波传播衰减的影响研究

为了进一步提高大气对微波传播衰减影响的描述精度,为微波链路遥感反演大气新应用提供理论基础,该文系统性研究了大气主要吸收气体和各种大气粒子对微波传播的衰减情况。利用ITU-R模型计算大气主要气体成分对微波的吸收衰减,然后在降水粒子、云雾粒子和沙尘粒子的介电模型、形状、相态和谱分布的基础上,计算得到群粒子对微波的衰减特性,系统讨论降水强度、相态、含水量、谱分布、气压和温度等因素对微波传播衰减的影响。数值模拟结果表明,大气主要气体成分在60 GHz, 180 GHz和320 GHz附近存在强烈的吸收带,其衰减系数与水蒸气含量和气压呈正相关,与温度呈负相关;降水强度、谱分布、相态以及冰水比例对降水的微波衰减存在不同程度的影响,云雾的含水量和相态,沙尘的数密度、谱分布和含水量是影响微波衰减的主要因素,而温度的影响较小;大气各因素的衰减系数从大到小依次为爆炸沙尘、降水、气体吸收、水雾、冰雾和自然沙尘。