三种典型流动状态下的喷流红外辐射特性

计算了欠膨胀状态、设计状态和过膨胀状态三种典型流动状态下的轴对称收扩喷管在3~5 m波段的喷流红外辐射传输特性,并对三种状态的计算结果进行了分析比较。流场采用有限体积法和重整化群（RNG）k-湍流模型求解N-S方程得到,喷流的红外辐射强度采用有限体积法结合窄带模型求解吸收发射性介质辐射传输方程得到。计算结果显示:欠膨胀状态的喷流红外辐射强度最大,设计状态与过膨胀状态的喷流红外辐射依次降低,随天顶角的增大差距增大,这与喷流的流动特点有关,说明喷流流动特点的改变影响红外辐射的大小,通过控制喷流的流动可以控制喷流红外辐射强度。     

短套管二元引射喷管设计及气动与红外特性数值研究

数值模拟的方法研究了短套管二元引射喷管几何参数（LW、LN和间距比）变化对推力特性的影响,优选出了短套管二元引射喷管几何参数的选取范围,并计算了优选结构下短套管二元引射喷管在3～5μm波段的红外辐射特性,且与轴对称喷管、二元喷管和长套管二元引射喷管进行了对比。排气系统的流场采用了商用软件计算,红外辐射特征采用了自主开发的软件（NUAA-IR）进行计算。结果表明：短套管二元引射喷管相对长套管二元引射喷管具有更好的推力特性和红外抑制效果。     

再入体碳基防热材料烧蚀流场红外辐射模拟

烧蚀效应是高超声速飞行器目标特性分析评估中的重要问题之一。基于高温反应气体动力学方程与辐射输运方程，建立了飞行器表面防热材料热化学烧蚀流场及其红外辐射特性的计算模型和方法。以钝锥体弹头外形及其表面防热材料碳-碳为对象，研究了材料烧蚀效应对再入目标流场红外辐射特性的影响，分析了再入体烧蚀流场及尾流在不同波段红外辐射的分布特征和变化规律。研究发现：典型状态计算结果与试验测量及文献预测结果一致，表明烧蚀流场及红外辐射模型和方法的可行性；材料热化学烧蚀现象对再入流场红外辐射特性产生严重影响，使3～8μm波段尾流积分辐射强度增加一个量级以上，并随着尾流长度增加而增大；烧蚀流场红外辐射主要来自CO、NO和CO₂等化学组分，烧蚀对1～3μm波段流场红外辐射影响相对较弱；再入速度不变情况下，烧蚀流场在3～8μm波段红外辐射强度随再入高度降低而增强；再入高度不变情况下，烧蚀流场在同样波段红外辐射强度随着再入速度减小而减弱。     

波瓣混合器排气系统红外特性的模型实验和数值分析

通过模型实验和数值计算相结合的方法研究了带波瓣混合器的涡扇发动机排气系统的红外辐射特性，并与相应的环形混合器排气系统对比。研究结果表明:波瓣混合器可以有效的增强内、外涵气流的掺混作用，降低尾喷流的温度,从而降低喷流红外辐射；相比环形混合器排气系统，波瓣混合器排气系统红外辐射强度在喷管正后方0方位降低9%以上，在侧向90方位降低39%以上；轴对称喷管壁面的低发射率高反射率对排气系统内部高温部件辐射的反射作用强烈，对排气系统在40~70方位角的红外抑制效果不利，因此，对于涡扇发动机自身温度较低的喷管壁面，建议使用高发射低反射特性的材料或涂层，以增加排气系统的红外抑制效果。     

圆转矩形收敛段型面对喷管流动与红外辐射特性影响

针对圆转矩形收扩喷管的收敛段截面面积沿轴向的变化规律进行了优化设计,得到了4种圆转矩形收敛段模型,与相同的矩形扩张段相匹配,形成4种圆转矩形收扩喷管模型,对其气动、换热与红外辐射特征进行了数值研究。得到如下结论:收敛段截面积沿程变化规律对喷管气动与红外辐射特性影响明显:按照前急后缓规律设计的喷管红外抑制效果较差,按照维托辛斯基公式以及缓急相当规律设计的喷管略有增强,而按照前缓后急规律设计的喷管则最佳。这是因为在模型C中随着收敛段截面积沿程收敛速度较快,壁面压力峰值减小,出口旋流增强,尾喷流掺混增强,尾喷流高温区长度减小,尾喷流和喷管红外辐射强度分别降低19.2%和20.6%。     

直升机红外抑制器红外辐射特性的数值研究和实验验证

对波瓣喷管-弯曲混合管构成的直升机红外抑制器内空气动力学特性和红外辐射特性进行了数值研究,在计算过程中,有机地将三维流场数值计算、壁温计算与红外辐射计算结合起来,与相关实验数据的对比验证表明计算结果与实验结果仅相差15%左右,且红外辐射强度空间分布规律一致;通过对不同缩比模型的数值计算,揭示了模化比对壁面及羽流的红外辐射特性的影响规律.计算结果符合物理过程本质.     

波瓣喷管红外抑制器红外辐射特性的数值研究

对具有不同尾缘形状的两种波瓣喷管红外抑制器的红外辐射特性进行数值研究。在流场计算结果的基础上,计算了不同探测方位角下,两种红外抑制器在3~5?m波段的红外辐射亮度和点源探测功率,对两种红外抑制器的红外隐身性能进行评估。研究结果表明,交变波瓣喷管的引射掺混性能较普通波瓣喷管好,明显降低了混合管壁面和尾焰气体的温度;在相同探测条件下,交变波瓣喷管红外抑制器在3~5?m波段的红外抑制效果优于普通波瓣喷管红外抑制器,前者比于后者,最大可分别降低固体壁面和尾焰气体探测功率15.7%和13.3%,整体探测功率降低14.5%,有利于红外隐身性能的提高。结果还显示,固体壁面辐射约占红外抑制器整体辐射的80%。因此,对红外抑制器进行优化时,应能有效降低固体壁面辐射。     

一种航空发动机喷流红外成像仿真模型

分析了红外热像仪面阵单元接收的辐射通量,该分析表明红外热像仪面阵各单元间的辐射通量差异只与其瞬时视场的辐射亮度有关。以此为依据,开发了发动机喷流的红外成像仿真模型。根据热像仪与喷流的位置,建立喷流的圆柱包络体,从面阵单元引出瞬时视场视线,求出视线与包络体交线。利用辐射传递方程计算了视线所穿透喷流的辐射亮度,其中非均匀气体透过率计算采用了Malkmus统计窄谱带模型结合CG近似的方法。然后将辐射亮度转换为灰度级,并根据伪彩色编码,对各面阵单元对应的图像像素点赋RGB值得到喷流红外热像,伪彩色编码采用了彩虹编码。最后,以某型发动机的喷流为研究对象,在流场分析给出静压、静温和组分摩尔分数的基础上,计算了正侧方两种距离下喷流的红外仿真图像。红外仿真图像表明该模型能够准确扑捉喷管处于不完全膨胀状态时,喷流的膨胀波和压缩波组导致的局部辐射亮度的变化。     

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。     

二元矩形喷管排气系统红外辐射特性

排气系统是飞行器最为主要的红外辐射源,而喷管的形状类型在很大程度上影响着排气系统红外辐射强度的大小及分布。文章建立了二元矩形喷管的三维模型,并在此基础上运用ANSYS软件模拟其排气系统的温度场分布,结合C-G谱带法对其尾流的光谱辐射亮度进行了计算,最后得到了二元矩形喷管排气系统在不同平面上的红外辐射强度分布。结果表明:二元矩形喷管外尾流在宽边探测面上的红外辐射强度要远大于窄边探测面上的;二元矩形喷管高温壁面在宽边探测面上的红外辐射强度要小于窄边探测面上的;二元矩形喷管排气系统在宽边探测面上的红外辐射强度要小于窄边探测面上的。     

反舰导弹长波红外辐射特性研究

本文从舰载红外警戒系统的实际需要出发,针对海空背景下低空来袭反舰导弹目标,深入研究了导弹的红外辐射特征,并建立了其红外辐射的简化模型．通过导弹尾喷管、尾喷焰及蒙皮的气动加热三个主要辐射源计算了某型反舰导弹在长波段(红外警戒系统主要工作波段)的红外辐射强度,并对计算结果进行了相关分析．     

NSM反舰导弹的红外辐射特性研究

从舰载防空导弹研制的实际需求出发,深入研究了低空来袭的海军攻击导弹(Naval Strike Missile, NSM)的红外辐射特性,并建立了NSM反舰导弹物理模型。用ICEM软件对NSM反舰导弹模型进行了网格划分,然后通过CFD软件仿真得到了NSM反舰导弹的温度和红外辐射亮度分布。最后采用反向蒙特卡洛法分析和计算了不同探测角度下NSM反舰导弹的红外辐射强度,为舰载防空导弹不同角度下拦截能力的评估提供了支撑。     

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CFD流体仿真软件的反舰导弹红外辐射特性分析

采用CFD流体仿真软件对反舰导弹在高速巡航时的气动加热进行分析是近年来研究蒙皮辐射的一种新方法。通过采用CFD仿真软件以及大气透过率MODTRAN软件对反舰导弹在高速巡航时的红外辐射特性进行分析,获得了大气背景下反舰导弹的红外辐射特征。     

巡航导弹排气系统红外辐射数值模拟

巡航导弹排气系统的红外辐射严重影响其红外隐身突防能力。首先建立导弹发动机排气系统计算模型,对其巡航状态下的流场进行了计算;其次,基于逆向蒙特卡洛法编写的红外辐射特性计算程序模拟了导弹排气系统空间探测点的红外辐射特性;最后分析了空间红外成像及光谱辐射强度分布情况。结果表明：巡航导弹红外辐射具有从正前向到正后向气体辐射向固体辐射逐渐过渡的特点,正后向45°锥形空间辐射较强;模拟红外辐射对指导改进导弹隐身突防能力具有较强的军事应用价值。     

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.     

水面舰艇目标及其背景的红外成像仿真模型研究

基于针对红外成像末制导反舰导弹及其环境进行视频信号级动态仿真,以分析研究其干扰/抗干扰性能的需求,建立了水面舰艇目标的红外成像模型,给出了红外探测阵元对应红外目标零距离辐射功率计算流程,还建立了背景(包括天空和海水)的红外成像模型.最后,应用上述模型和计算流程,通过运行相应的仿真软件,从仿真的红外成像器得到了包含目标和背景的视频红外图像.     

固液混合火箭发动机尾焰的红外特性研究

针对固液混合火箭发动机中Al2O3颗粒运动的影响,对喷管的内流场和外流场进行了一体化数值仿真,得到了温度、压力、组分浓度以及粒子浓度等参数的分布。利用以最新的分子光谱数据库HITRAN和HITEMP为基础编写的逐线积分法计算了气体光谱吸收系数,采用米氏散射模型计算了固体粒子的辐射特性参数。利用基于有限体积法离散辐射传输方程的模型计算出了尾焰的红外辐射亮度。通过进一步求解,得到了特定波段的光谱辐射强度。在8—14岬波段,利用红外热像仪进行了试验,并将试验结果与数值计算结果进行了比较。结果表明,该计算模型和方法能较好地模拟固液混合火箭发动机尾焰的红外辐射特性。     

舰载红外系统对反舰导弹探测能力的计算模型

通过分析反舰导弹的红外辐射特征,给出了不同气象条件和传输路径上红外大气传输的衰减方程,然后给出舰载红外系统对反舰导弹红外探测能力的计算模型.在模型的求导过程中,考虑了光机扫描型和凝视型两种红外系统的不同,结合影响探测能力的多种因素,进一步完善了光机扫描型和凝视型红外系统的作用距离方程和目标发现概率计算模型,可对不同气象...     

导弹尾焰流场特性建模与仿真

导弹尾焰流场计算为尾焰红外辐射场计算提供基础数据。基于导弹尾焰流场的形成机理研究,根据燃烧理论、流体力学、气体动力学,考虑燃烧室内的燃烧化学反应建立尾焰流场计算的参数模型,结合Gambit 和Fluent 仿真软件计算获得速度、温度和压力等流场参数。在Fluent 中进行了2 000 次以上的迭代仿真运算得到了迭代残差小于1e-5的计算结果。速度场和压力场经对比分析均符合实际情况,温度场的计算误差为2%。结果表明:该计算方法可以客观描述尾焰流场的主要特征,快速仿真获得特定条件下的流场数据,为导弹尾焰红外特性的计算提供输入参数,提高尾焰的计算精度、节省尾焰的仿真时间。