分层海水条件下潜艇热尾流机载红外探测性能分析

针对传统机载红外探测潜艇热尾流的计算方法未考虑温度、密度分层海水等实际海况,难以精准分析潜艇热尾流红外探测性能的问题。文中基于有限元分析方法,结合海面红外辐射模型和大气传输模型,构建出尾迹从浮升扩散、大气衰减到传感器探测的全链路数理模型,并应用模型开展全尺寸潜艇模型的仿真,实现在温度、密度分层海水情况下对潜艇热尾流红外探测性能的精准分析。结果表明：海水温度、密度分层条件对于潜艇尾迹的仿真和反演精度至关重要,当其他条件都相同时,海水温度、密度分层与不分层仿真出了截然相反的结果,不分层条件下海面为热尾迹,而分层条件下海面却为冷尾迹,直接影响对潜艇热尾迹反演精度。相比于海水分层,不分层情况下潜艇的反演误差达到了238.2 m,水面的尾迹温差不但相差了0.152 K,还呈现出了冷尾迹的现象。文中的研究对机载红外设备发现潜艇航行尾流特性的高精度识别反演具有重要意义。     

基于温度插值技术的潜艇热尾流浮升规律及海面热特征仿真方法研究

热尾流的浮升规律及海面热特征是潜艇红外探测的基础。本文针对海水恒温,且潜深和航速影响较大情况下,排水法难以得到充分发展的海面热尾迹问题,提出基于温度插值技术的潜艇热尾流浮升规律及海面热特征仿真方法。利用FLUENT仿真软件的k-ε流动传热模型和数据插值模块,对比分析了不同航速、排水温度及排水量工况下,排水法和温度插值法得到的海面热特征分布及热尾迹最大温差。结果表明:温度插值法适应性强,可捕捉不同阶段热尾流的瞬时变化,仿真精度基本不受计算域范围的制约,相对误差稳定在19%～29%之间。该方法可为潜艇热尾流的高精度数值预报研究提供有力支撑,为红外探测与反演定位提供参考与借鉴。     

红外探测水面舰船远场热尾流的数学模型与计算

建立了热分层环境下舰船远场热尾流计算的数学模型,该模型由抛物化的RaNS方程及能量方程组成,采用k2ε两方程湍流模式。借助文献[ 7 ]给出的确定舰船远场尾流计算的初始截面方法,采用有限分析解法计算了舰船热尾流中的温度分布特征、热尾流宽度扩展规律,并与实验结果[ 4 ]进行了比较,二者符合得较好。     

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。     

红外探潜热尾流的理论与试验研究

根据海水情况进行了控制方程推导，建立了潜艇排出热尾流浮升规律近似模型。并通过模拟试验验证了模型的正确性，具体地分析了热尾流的浮升特性，预估了水面热流轨迹的大体形状，为红外探测潜艇提供比较科学的水面热迹情况的依据。     

潜艇热尾流的浮升扩散规律及海表温度特性

选取1/72龙鲨Ⅱ号核潜艇为研究对象,采用有限体积法建立外流域的三维计算模型,运用动参考系实现尾部螺旋桨高速旋转的仿真。基于该模型,评估下潜深度、航行速度、热尾流喷速、热尾流温度等因素对热尾流浮升扩散规律及海表温度特性的影响。研究表明：1）随着下潜深度和航行速度的增大,海表温度特性的后向延迟距离增大、海表温差减小;2）随着热尾流喷速和热尾流温度的增大,海表温度特性的后向延迟距离减小、海表温差增大;3）增大高温热尾流热容量或减小低温海水热容量均能促使海表温度特性趋于明显。本文结论可为某型号潜艇的红外探测与反演定位提供针对性的参考与借鉴。     

舰船热尾流红外图像的频域滤波增强技术

文章针对舰船热尾流红外图像难以识别的特点,将频域高斯高通滤波技术与空间域直方图均衡技术相结合,对红外图像进行优化处理,锐化了舰船热尾流的边缘,为红外探测潜艇提供了科学的水面热轨迹情况的依据.     

细化算法在舰船热尾流红外图像处理中的应用

在数学形态学的基础上,运用8种结构元素模板对图像进行击中匹配迭代运算,不断剥落图像边缘点,从而得到热尾流边缘的中心骨架,达到细化的目的.最后将细化处理技术应用于舰船热尾流红外图像增强处理中,进一步改善了图像质量,锐化了舰船热尾流的边缘,为红外探测潜艇提供了科学的水面热轨迹情况的依据.     

基于Canny算子的舰船热尾流红外图像边缘检测研究

针对海面情况复杂,舰船热尾流红外图像受干扰大,目标区域不易辨别的特点,提出了一种自适应滤波平滑技术并采用动态阈值分割算法对传统的Canny边缘检测算法加以改进.在实际应用中,提取出了清晰、连通的舰船热尾流的边缘,达到了令人满意的结果.为红外探测潜艇提供了科学的水面热轨迹情况的依据.     

潜艇水动力尾迹与热尾迹耦合作用的数值模拟

采用FLUENT中的VOF(Volume of Fluid Model)模型,对潜艇在海水有无温度梯度、有无螺旋桨转动和排放冷却水的情况下进行数值模拟,得到了潜艇在不同情况下冷却水的浮升规律,并分析了海面和其它截面的温度分布.计算结果表明:在温度均匀的海水中,潜艇静止悬浮比运动时热尾流浮升效果明显,且运动时螺旋桨的转动可加快热尾流的浮升;温度分层海水中,螺旋桨的转动作用可以把海水下层的冷水搅动翻滚至上层从而加剧了海面冷尾迹的形成.     

舰船热轨迹红外图像增强研究

文章针对舰船热尾流红外图像难以识别的特点,根据美Pizer教授提出的伪彩色标尺的理想特性,试采用一种连续标尺的优化编码方法解决热图像的细节增强问题,为红外探测潜艇提供比较科学的水面热轨迹情况的依据.     

基于灰度梯度映射函数的舰船热尾流红外图像分割

文章针对海面情况复杂,舰船热尾流红外图像受干扰大,目标区域不易辨别的特点,通过基于灰度梯度映射(GGM)函数的红外图像分割方法将原始图像中的目标区和背景区有效地分割开来.接着采用图像形态学中的腐蚀、膨胀和细化技术对图像进一步改善了图像质量,锐化了舰船热尾流的边缘,达到了令人满意的结果.为红外探测潜艇提供了科学的水面热轨迹情况的依据.     

空中目标红外特性的计算方法

文中建立了空中目标红外特性的物理模型,讨论了目标红外辐射强度和对比强度的计算方法,考虑了太阳、天空、地面等背景辐射和大气衰减作用对目标红外辐射的影响。本文应用了LOWTRAN7软件计算太阳辐射、大气辐射和大气透过率等参数。     

常规布局排气系统红外辐射特征计算

排气系统是飞行器红外辐射的主要辐射源之一,研究其红外辐射特征的计算有着重要的意义.研究了排气系统红外辐射特征的计算方法,介绍了一种软件的计算原理,并通过对排气系统红外辐射的计算,说明常规布局后向红外辐射方向的红外辐射强度量值.     

土壤热红外辐射及其偏振辐射特性影响因素分析

针对目前地面目标热红外通道辐射特性及其偏振辐射特性的遥感探测需求,将五大典型地面目标之一——土壤作为研究对象,并利用地物热红外多角度偏振遥感测量平台及仪器获取了不同因素影响下的土壤热红外多角度热辐射与偏振辐射数据.分别从探测角、方位角、波段、偏振角和土壤类型五个方面研究了土壤的热辐射特性及其偏振辐射特性.结果 表明,当...