空间目标表面温度场分布随网格数的变化规律研究

红外辐射特性研究是对空间目标进行探测、识 别和跟踪的重要途径,而温度则是该研究的重要参数。为 了分析空间圆柱形目标的红外辐射特性,基于热网络思想及 差分方法,研究了空间目标表面温度场随网格数的变化规律,并得出 了获得准确的表面温度场分布所需划分的最少网格数。     

空间目标的红外辐射理论计算

空间目标的红外辐射特性是对空间目标进行探测与识别的重要依据,也是空间目标红外隐身技术研究的基础。获取空间目标的表面温度场是进行红外辐射特征分析的重要前提。为了确定目标的表面温度场分布,首先建立了空间目标的导热微分方程,求解了其表面温度场分布;然后计算了空间目标的红外辐射强度;最后对国外某型空间目标的表面温度场分布和红外辐射强度分布进行了数值计算并加以分析。计算结果验证了理论分析的正确性,对空间目标的探测具有一定的参考价值。     

利用有限差分法计算空间目标红外特征

空间目标的红外辐射特性是对空间目标进行探测与识别的重要依据.首先分析了空间目标与外界环境的热交换关系,确定了目标表面的边界条件,推导出边界单元的有限差分形式,针对空间目标的遮挡问题.开展了判断方法的讨论,为准确计算目标的表面温度场奠定了基础.其次利用有限差分法求解其导热微分方程,获得了目标表面温度场分布特性;将总红外辐射分解为自发辐射和反射辐射两部分,分别给出了计算自发辐射强度和反射辐射强度的计算式.最后以某空间目标为例,利用数值方法计算表面温度场,并在此基础上计算了红外辐射强度的空间分布,对计算结果进行了分析.     

空间目标温度特性分析及仿真

红外辐射探测是空间目标探测的重要手段之一,而空间目标的外表面温度是研究其红外辐射特性所需的一个重要参数.利用STK软件的输出数据,分析并仿真了不同轨道倾角和高度卫星的太阳帆板和本体外表面的温度特性.该研究结果对空间目标的红外探测具有比较重要的参考价值.     

弹道中段目标动态红外辐射特性仿真计算

利用红外光谱辐射特性进行弹道式空间目标探测和识别是一种有效的方法,用该技术探测弹道式空间目标就要对空间目标的红外辐射特性进行研究.在原有目标和诱饵红外辐射特性模型的基础上,综合考虑目标弹道和姿态运动,空间热环境辐射和内热源传热等因素,利用节点网络法建立了弹道中段目标的动态红外辐射计算模型,实现了在不同时刻、不同观测点、不同运动状态下的中段目标红外辐射特性的仿真计算.根据公开的相关资料,设计了两种目标和诱饵,通过对比分析不同弹道条件下目标与诱饵的辐射特性,验证了计算模型的正确性.     

空间目标温度场理论计算

获取空间目标表面温度场是进行红外辐射特征分析的重要前提,为确定目标表面温度场分布,首先建立了空间目标的导热微分方程;然后利用节点网络法,求解其表面温度场分布;最后对一个空间目标模型的表面温度场分布进行了数值计算并加以分析.     

人工红外光源对地面目标红外特性的影响

研究人工红外光源对地面目标红外特性的影响,对目标的探测、识别、红外特征的模拟有重要的意义.建立了人工红外光源照射目标的理论模型,对影响目标表面温度的各种因素进行了分析,重点讨论了人工光源对目标表面温度的影响.以合肥某建筑物为例,对红外光源照射时的目标表面温度进行了计算与测量,在此基础上对目标红外辐射进行了计算与分析.结...     

航天器起伏表面的红外辐射特性

采用随机表面的计算机生成方法模拟了卫星表面起伏形貌;考虑了空间环境的辐射热流,采用蒙特卡罗法计算起伏表面面元间的辐射传递系数,完成了起伏表面的温度分布计算;考虑表面双向反射分布函数,建立了起伏表面随方向变化的红外辐射强度计算模型,并且以卫星常用的镀铝聚酰亚胺薄膜材料为例,分析了空间目标起伏表面的红外辐射特性。计算结果表明:随机起伏表面的红外辐射特性与理想平面的红外辐射特性差别明显;表面温度分布和红外辐射分布与表面的起伏形貌特征相关性很强。其结果可以为空间目标红外探测技术的研究提供更加有效的支撑。     

卫星表面散射对其温度及红外特征的影响

基金项目：。摘要：首先建立卫星温度场的理论计算模型;然后给出利用辐射传递因子求解卫星表面间自身辐射和空间热流多次散射的计算方法和流程;最后计算分析了卫星表面间自身辐射和空间热流多次散射对自身表面温度及3～6 μm和6～16 μm两个波段红外辐射特征的影响。研究结果对于提高空间目标红外辐射特性的计算精度以及空间目标的红外探测与识别具有参考价值。     

多层隔热材料对卫星红外特性的影响

针对空间目标红外特性研究中,忽略多层隔热材料的影响或将其传热过程等效于绝热稳态过程的不足,考虑多层隔热材料中的实际传热方式,分别建立了卫星表面多层隔热材料中辐射换热、间隔层固体导热和残留气体导热的温度计算模型;根据模型计算分析了卫星表面多层隔热材料中不同传热方式对自身表面温度及3~6 m和6~16 m两个波段红外辐射特性的影响;结果显示多层隔热材料中不同传热方式对卫星长波红外辐射特性的影响大于中波红外辐射特性,文中对于提高空间目标红外辐射特性的计算精度具有参考价值。     

水平方向上的大气透过率和热辐射计算模型研究

大气透过率和大气热辐射是影响目标本征辐射特性测量精度的重要因素。传统的空间目标辐射特性测量方法就是利用大气观测设备配合MODTRAN等软件或者利用红外恒星计算大气热辐射。然而，水平方向上的空气对流和复杂的地面状况会导致模式计算大气热辐射不确度增大，而火箭、导弹等目标发射起始段的红外特性测量有助于实现目标识别。因此，研究水平大气透过率和热辐射对于目标红外辐射特性测量具有十分重要的意义。针对以上问题，首先借鉴垂直廓线理论建立了同层大气“水平温度廓线”模型。然后推导了水平方向上的大气透过率和热辐射计算公式，并对其进行了实验验证。最后将大气热辐射的MODTRAN软件计算结果和实验测量结果进行了比较。结果表明，基于传统软件的热辐射计算精度为8.65% ，而本文方法的计算精度为4.91%。该实验说明这种算法在水平方向上是正确的。通过公式推导和实验验证说明了本文方法的合理性，为目标辐射特性测量过程中的水平大气透过率和热辐射计算提供了一种新的思路。     

Study on the Characteristic of IR Radiation from the Space Target

In this paper, based on the analysis of the thermal environment where the space target embeds and the study of thermal exchanges between the environment and the space target, the mathematics model of the temperature field for the space target is present by using the thermal network method. The temperature and radiant flux of the target surface are calculated, the characteristic of the distribution of temperature and IR radiation from the space target is discussed in detail.     

类THAAD导引头气动光学效应计算研究

针对类美国末段高空域防御(Terminal High Altitude Area Defense, THAAD)系统的红外导引头外形,开展了气动光学效应计算分析,并将其用于飞行器设计。利用国家数值风洞工程高速流场计算软件NNW -HyFLOW,考虑热化学非平衡效应和材料传热耦合效应,对导引头典型状态的流场进行了模拟,获得了流场的密度、温度、压力等参数和窗口的温度场参数。基于流场参数,利用HyFLOW气动光学传输效应计算功能,开展了红外光学传输成像计算;利用HyFLOW气动光学辐射效应计算模块,开展了流场和光学窗口的热辐射计算。计算结果表明,类THAAD导引头在30 km以上飞行时,流场和光学窗口基本不会影响目标信号的光学传输成像,但流场和窗口的热辐射效应会对导引头识别目标造成影响。不过随着飞行高度的升高,这种影响会减小。     

水平方向上的大气透过率和热辐射计算模型研究

水平方向上的空气对流和复杂的地面状况会导致大气热辐射计算的不确定度增大,目标发射起始段的红外辐射特性测量有助于实现目标识别。因此,研究水平大气透过率和热辐射对目标的高精度红外辐射特性测量具有十分重要的意义。针对以上问题,首先借鉴垂直廓线理论建立了同层大气“水平温度廓线”模型,然后推导了水平方向计算大气透过率和热辐射的公式,并对其进行了实验验证。最后将MODTRAN软件计算和实验测量的大气热辐射结果进行了比较。实验结果表明,传统软件的热辐射计算精度为8.65% ,而本文方法的计算精度为4.91%。该实验说明,在水平方向上,这种算法是正确的。通过公式推导和实验验证说明了该方法的合理性,为水平方向大气透过率和热辐射的计算提供了一种新的思路。     

强光辐照下白宝石高反镜尺寸对热变形的影响

为了进一步减小白宝石（Al2O3）高反镜在强光辐照下的热变形,提高光束质量,研究了白宝石高反镜厚度、直径尺寸对热变形的影响。采用以极坐标表示的热传导方程和热变形公式来描述白宝石高反镜的温度场分布和位移场分布;在有限元分析软件中建立数值计算模型,并计算了不同厚度、直径尺寸下的温度场和位移场,得到了热变形随厚度尺寸和直径尺寸变化的规律。结果表明,影响白宝石高反镜反射面峰谷值变化的主要因素是温度,而尺寸变化对温度和刚度均有影响;选择合适的高反镜直径和厚度尺寸,可以有效降低镜面温升,同时得到合适的轴向结构刚度,从而减小反射镜镜面热变形。该研究结果对强光辐照下白宝石高反镜尺寸设计和选择具有一定的参考价值。     

用模拟仿真软件预测嵌入元件的热效应

文章讲述了使用仿真软件预测多层板中嵌入的被动元件的热行为。在计算机中,我们使用传输线矩阵(TLM)扩散法来生成内部嵌入元件的模型。每个元件包含几百个温度计量点,并可以进行三维模拟。线路板上的温度分布情况能够很精确的表示出来,典型的一个情况就是一块线路板上有100000个温度计量节点。软件会利用这些三维的数据结果建立详细的元件和线路板的设计规则,这些规则是依照板上热量的分布情况而制定出来的。文中也讨论了如何利用本软件来反映其它方面的热效应,比如不同结构的板的热量分布是不一样的,因为这些板的厚度,铜面位置都不同。另外,该软件还能反映表面安装元件的热效应。     

红外辐射相对温度测量法的新研究

通过分析红外热像仪测温的基本原理,由被测物体表面真实温度的通用计算公式推导出红外辐射相对温度测量的新公式,利用此公式可以消除环境温度对测量结果的影响,并用实验的方法对此公式进行了验证.     

高功率激光辐照CFRP的温度场和应力场的数值分析

为了研究高功率激光致碳纤维/环氧树脂复合材料的热损伤规律,采用COMSOL软件对多层结构的碳纤维/环氧树脂复合材料的热应力进行模拟计算,取得了不同功率密度激光辐照复合材料的瞬态温度场与应力场的时空分布及变化规律.测量得到不同功率密度的激光作用碳纤维/环氧树脂后的损伤面积和损伤形貌,与数值模拟结果的趋势吻合.结果表明,靶...