雪面辐射温度预测模型

根据雪覆盖层的热量平衡方程，建立了雪表面辐射温度的预测模型．利用气象参数、雪层热物性参数和雪面辐射参数，模拟计算了雪面辐射温度随时间的变化．同时，给出了模型对主要输入参数的灵敏度分析．     

金属材料激光相变硬化的三维数值模拟

给出了用有限差分法对金属材料激光相变硬化过程建立的三维数值模型。模型考虑了工件有限尺度、工件材料热物理性质的温度依赖关系、激光处理参数以及对流、辐射造成的表面热损失．根据模型可以得出工件表面和内部任意部位的三维温度分布像，可以预测激光处理的相变层深，并据此优化激光处理参数的选定．通过对一种锆合金的激光相变硬化实验，验证了所得结果与模型理论计算的一致．     

激光对二元合金表面相变硬化的数值模拟

本文用有限差分法对合金材料激光相变硬化过程的温度场进行了三维数值计算。模型主要考虑了入射激光光束的Ｇａｕｓｓ分布特性,以及工件的有限尺寸,工件材料热物理性质的温度依赖关系,对流、辐射造成的表面热损失。根据模型可以得出工件表面及内部的温度分布,并预测激光处理的相变层深。     

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。     

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。     

涂层参数对卫星动态辐射特性影响分析

考虑卫星本体表面包覆绝热材料的实际物理状态,根据数值传热学和有限容积法建立了目标表面温度场的计算模型,对在轨飞行卫星的瞬态温度场进行数值模拟.考虑涂层表面自身辐射及空间轨道外热流等因素,建立了卫星多光谱辐射亮度的计算模型,计算了涂层表面在0.38～0.76μm、3～5 μm和8～14μm波段的瞬态辐射亮度.分析了涂层参数(太阳短波吸收率、红外发射率)对瞬态温度和波段辐射亮度的影响.结果表明:卫星涂层温度同α/ε成正比,卫星的辐射能量主要集中在可见光和远红外波段,以及不能同时减小卫星在可见光和远红外波段的辐射能量.     

涂层参数对卫星动态辐射特性影响分析

考虑卫星本体表面包覆绝热材料的实际物理状态,根据数值传热学和有限容积法建立了目标表面温度场的计算模型,对在轨飞行卫星的瞬态温度场进行数值模拟.考虑涂层表面自身辐射及空间轨道外热流等因素,建立了卫星多光谱有效辐射亮度的计算模型,计算了涂层表面在0.38～0.76μm、3～5μm和8～14μm波段的瞬态有效辐射亮度.分析了涂层参数(太阳短波吸收率α红外发射率ε)对瞬态温度和波段辐射亮度的影响.结果表明,卫星涂层温度同αε比值成正比,卫星的辐射能量主要集中在可见光和远红外波段,以及不能同时减小卫星在可见光和远红外波段的辐射能量.     

微波辐射计对月面特征参数的遥感理论模拟

根据现有的多通道被动辐射计技术，讨论微波辐射遥感月壤月岩特征参数的几个问题。由半空间非均匀温度、介电廓线分布的耗散介质的月壤模型与WKB方法，计算了月壤的多通道微波辐射传输的权重函数与相应的穿透深度。提出模拟多层月壤月岩的多层密集粒子介质辐射传输的一种建模，在各有关参数条件下计算了各通道的多层月壤月岩辐射亮度温度。并以此结果为理论观测，讨论了月壤厚度等参数反演可予以实施的方法。     

天基空间目标红外动态辐射特性建模与仿真

提出了一种空间目标红外动态辐射特性的建模方法。目标红外辐射包括自身发射辐射和对背景的反射辐射。根据目标与背景特征建立了空间目标辐射特性的物理模型。基于表面材料属性对目标表面进行区域与面元划分,根据能量守恒定律,利用目标在宇宙空间的热平衡方程建立了空间目标自身红外辐射特性的数学模型。同时,引入双向反射分布函数模型描述目标表面面元的反射特性,将目标所有面元反射分量叠加建立了目标红外反射特性的数学模型。最后,构建目标本体坐标系,通过坐标变换确定目标、背景辐射源与探测器的相对位置关系。根据给定的轨道参数、目标几何尺寸和表面物性参数仿真获得空间目标在轨红外特性。计算结果验证了模型的有效性,为空间目标的红外探测与识别提供参考数据。     

3mm波段隐身目标辐射温度的温变模型

针对表面温度变化会影响毫米波辐射温度的问题,对隐身目标表面温度变化情况下的毫米波被动隐身效果进行了建模研究。在分析发射率受变化的物理温度影响的基础上,提出了目标辐射温度的温变模型,并利用3 mm交流辐射计测量得到的发射率计算相应目标的温变系数。然后,使用3 mm直流辐射计直接测量目标的辐射温度,并与模型计算结果进行比较,验证了模型的正确性。最后,使用温变模型以及常温测试数据,预测了不同温度条件下的隐身装甲车辆模型的表面辐射温度分布情况。     

非均匀下垫面辐照环境对太空目标温度的影响

太空目标表面温度受地球下垫面辐射的影响,在对太空目标的计算中通常将下垫面作为均 匀的热辐射平衡体,而受地物类型及气象条件的影响,地球表面的反射率和热辐射值随地理位置和季 节变化,文中介绍了下垫面热流的计算方法,并根据所获得的地表温度数据以及地物类型信息,采用 不同的下垫面处理方式,初步分析了地球下垫面的不均匀性对太空目标表面温度的影响。     

星载荷热控制辐冷板激光致热计算分析

卫星的温度变化直接影响着电子器件的工作性能,为了研究辐冷板的温升效应对电子器件温度的影响,通过分析辐冷板的散热机理和辐冷板工作特性,采用有限元分析软件,对简化后的辐冷板模型进行了激光辐照热效应计算分析。以脉冲激光作为辐射源,对辐冷板进行照射,通过对其表面温度场进行数值模拟,得到了在脉冲激光照射下的瞬态温度场分布,并对模拟结果进行了分析和研究。发现电子器件在没有散热的情况下温度将升高64.5 K,在最大工作状态时激光的照射将严重影响热管的工作性能,而且热管的非正常工作将使电子器件温度升高,影响电子器件正常运行,为星上温度影响电子器件性能实验奠定了理论基础。     

Characterization of radiant emitters used in food processing.

Radiant emissions from short, medium, and long wavelength thermal radiant emitter systems typically used for food processing applications were quantified. Measurements included heat flux intensity, emitter surface temperature, and spectral wavelength distribution. Heat flux measurements were found highly dependent on the incident angle and the distance from the emitter facing. The maximum flux measured was 5.4 W/cm2. Emitter surface temperature measurements showed that short wavelength radiant systems had the highest surface temperature and greatest thermal efficiency. The emitter spectral distributions showed that radiant emitter systems had large amounts of far infrared energy emission greater than 3 microm when compared to theoretical blackbody curves. The longer wavelength energy would likely cause increased surface heating for most high moisture content food materials.     

低风速海面毫米波辐射亮温半经验模型

海水的物理参数差异以及风场的作用使得不同海域在不同时间具有不同的毫米波辐射特性。基于船测的海面辐射亮温数据和大气向下辐射亮温数据,文中建立了海面毫米波散射亮温修正系数模型和发射率计算模型,给出了利用风速、风向、温度、海水盐度等计算海面亮温的基本思路。在此基础上,开展了W波段海面辐射测量试验对模型进行验证,对比结果表明,计算值和实测值间的差异约为1%。     

FY-3卫星微波辐射热定标源设计与性能分析

基于FY-3卫星微波辐射热定标源周期性阵列角锥结构,采用时域有限差分算法(Finite Difference Time Domain,FDTD),对其发射率进行仿真分析,并采用空间驻波法(Space Standing Wave Method,SSMW)进行测试。计算表明:热定标源发射率随吸波涂层厚度的增加逐渐提升,但趋于稳定;随着中心频率的增加,热定标源发射率逐渐增大,在典型涂层厚度1 mm 参数下,工作频段内发射率已大于0. 999。测试结果表明:热定标源在工作频段内发射率大于0.995。综合地面热真空试验以及在轨测试结果,表明热定标源辐射面温度均匀度满足设计指标±0.25K的要求;在轨工作时,由于热定标源辐射面与深空背景辐射热量交换更为剧烈,从而导致其辐射面温度均匀度大于地面测试结果。该项研究为FY-3 后续型号以及其它型号星载微波辐射热定标源产品的升级换代提供工程应用基础。     

强脉冲激光金属表面烧蚀热场的数值仿真

用有限差分法对强脉冲激光难熔金属表面烧蚀过程的温度场进行了三维数值仿真计算。计算模型在能量平衡方程的基础上,将入射的脉冲激光在时间与空间上的分布以Ｇａｕｓｓ分布考虑,同时考虑工件尺寸、工件材料热物理性质及对流辐射造成的表面热损失等对温度场的影响。文章应用交替方向隐式方法建立差分方程,对该数学模型进行计算,数值模拟了难熔金属钛、钼在强脉冲激光烧蚀下的温度场变化,并将数值解与热导方程的解析解进行了分析     

大气层外弹道式目标红外特征的数值分析

讨论了有限元非等温性对辐射的影响,并给出了三结点三角形单元的辐射热流公式.在结点温差较小的情况下,平均温度法被证明是合理的.将大气层外弹道式目标视为点目标,使用平均温度法并利用有限元法分析得到的表面温度场计算了目标的红外辐射强度空间分布.在计算过程中考虑了目标空间方位的变化对红外辐射强度的影响,并提出空间辐射矩阵对目标飞行全程的红外辐射计算进行加速.     

利用坐标变换法计算卫星轨道辐射热流

卫星轨道辐射热流的计算对于卫星的热控设计和卫星红外特征研究等都具有重要意义。论文根据描述卫星运动模型参数的卫星轨道六要素,利用坐标变换方法确立了卫星任一表面与太阳、地球的位置角度关系,建立了卫星的表面辐射热流计算模型,可用以计算任意轨道参数的卫星在任意时刻太阳辐射、地球反照和地球辐射等主要轨道辐射热流,并以某轨道上六面体卫星为例给出了其不同表面在整个轨道运行期间的接收到的辐射热流计算结果。结果表明:卫星不同表面接收到的辐射热流密度随时间的变化是不一样的,主要取决于各表面与太阳和地球的角度关系。     

Temperature uniformity in RTP furnaces

The heat transfer to a wafer in a rapid thermal processing (RTP) furnace is simulated by an analytical/numerical model. The model includes radiation heat transfer to the wafer from the lamps, heat conduction within the wafer, and emission of radiation from the wafer. Geometric optics are used to predict the radiant heat flux distribution over the wafer. The predicted wafer surface temperature distribution is compared to measurements made in an RTP furnace for two different reflector geometries. Lamp configurations and the resulting irradiance required to produce a uniform wafer temperature are defined