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。     

油罐温度场的数值计算

按照二维稳定导热建立油罐模型,采用有限差分方法,将其差分格式化,运用列主元消去法求解方程,得到油罐气体空间温度分布规律。     

金属目标后向散射特性与表面温度场关系的研究

本文研究金属目标的后向散射特性与入射角、表面温度场之间的关系。根据现有条件设计了实验装置,并用该装置测量了部分实验数据。相关结论对激光探测等领域的研究具有一定的参考价值。     

不同类型土壤地面与其上方目标散射特性研究

针对超低空目标与地面复合电磁散射的问题,以某型巡航导弹作为超低空目标的典型代表,研究了不同类型土壤地面与其上方巡航导弹的散射特性。在考虑不同类型土壤组成成分的基础上,采用四成分土壤介电模型计算其介电常数,分析了土壤介电常数与土壤类型和土壤湿度的关系;以二维高斯粗糙面模拟地面环境,引入锥形入射波克服粗糙面的边缘衍射,应用基于物理意义的双网格法(Physics Based Two Grid, PBTG)结合稀疏矩阵规范网格法(Sparse Matrix Canonical Grid, SMCG)仿真分析了土壤类型、入射波频率与极化等因素对地面环境电磁散射特性的影响;基于目标与环境的复合表面积分方程,研究了不同类型土壤地面与巡航导弹的复合散射特性。分析表明:巡航导弹与粗糙面相互作用,使三种类型土壤地面的散射系数均有所增大。研究成果为不同类型土壤地面环境遥感探测及其上方超低空目标的探测提供了理论参考。     

有罩雷达目标表面温度场求解方法

针对雷达目标在军事打击的重要战略地位,提出了一种有罩雷达目标表面温度场求解方法。首先,对雷达目标的结构特性进行分析,在此基础上将有罩雷达目标简化为椭球目标;其次,对雷达目标三维温度场进行建模,在球坐标系下建立瞬态热传导方程,分析边界条件,建立热平衡模型;最后,对雷达目标表面温度场模型及边界条件进行简化,提出了基于降维有限差分的迭代法,对目标表面温度场进行数值求解。利用文中算法得到的温度场分布及生成的红外仿真图像,符合实际情况,其温度变化规律与实际一致,建立的温度场模型及求解方法切实可行,为进一步研究目标红外辐射特性提供了基本参数和理论依据。     

大气层外弹道式目标表面温度场的有限元分析

获取目标表面温度场是进行红外特征分析的重要前提.根据大气层外弹道式目标温度场的轴对称分布特点,在柱坐标系内建立了二维瞬态热传递的有限元模型.模型中的自然边界条件包括太阳辐射、地球辐射、地球反照辐射和空间辐射.最后应用ANSYS软件计算了一种大气层外弹道式目标的表面温度场分布,数值计算表明:在目标飞行全程中,其表面温度在白天和夜晚分别约为34K和14K.该模型对于大气层外弹道式目标的红外探测、隐身和成像仿真具有重要价值.     

卫星的表面温度与红外辐射特性

建立了卫星温度场与红外辐射特性的理论计算模型.首先利用有限元法求解瞬态热平衡方程,得到了卫星的温度场分布,然后根据卫星的表面温度分布,在3～6μm和6～16μm波段计算了卫星的红外辐射出射度,并对其变化规律及影响因素进行了详细的分析.最后将卫星视为空间点目标,计算比较了卫星处于日照区和地影区时两个波段的红外辐射强度空间分布.该研究结果对于空间目标的红外探测与识别具有参考价值.     

基于回转窑表面温度场的红外三维图像重建算法研究

回转窑是工业生产中熟料煅烧的核心设备,生产过程中需要对其进行实时监测,防止温度过高引发事故。现代工业采用红外测温方法实时监测回转窑的表面温度,在监测过程中需要进行实时故障定位。传统方法对回转窑实时监测时,普遍使用二维图像显示回转窑的表面温度,这种热像图的直观性差,立体感不强。针对上述问题,提出了一种新方法,对回转窑的表面温度场进行三维重建,并以伪彩显示出回转窑整个表面的温度信息。实验表明,生成的回转窑温度场的三维立体模型比传统热像图的效果更好,更容易被工作人员辨识,有利于工业生产。     

金属目标表面温度场对后向散射偏振结构的影响

文章采用基尔霍夫法和微扰法,探讨了表面为大粗糙度表面和微粗糙表面两种情况 下,入射角、金属目标表面温度场对后向散射偏振结构的影响。根据现有条件设计了实验装置,并用该装置测量了部分实验数据,相关结论对激光探测等领域的研究具有一定的参考价值。     

地球辐射对大气层外弹道式目标表面温度场的影响

运用单位半球法计算了地球辐射热流,并详细介绍了推导过程.由于给出微面元上地球辐射热流的解析表达形式,从而使计算凸面大气层外弹道式目标表面上的地球辐射热流变得非常简便.为了准确分析地球辐射对目标表面温度场的影响,利用有限元法建立了热传递模型.最后应用ANSYS软件计算了一种大气层外弹道式目标的表面温度场分布.数值计算表明:在目标飞行全程中,由于地球辐射的作用,目标绝大部分表面的温度变化范围在10K以内.     

近远场变换技术在目标特性测试中的应用

对近远场变换技术在目标特性测试中的应用进行了研究,通过对飞机模型的仿真结果进行近场成像处理、远场计算重构以及卷积积分修正等处理,可将近场散射变换到远场。同时,近远场变换技术能够有效解决在不满足远场条件下测量雷达散射截面积(RCS)时遇到的问题。通过对金属导体圆柱、导弹模型、常规飞机模型、角反射器等进行RCS测试,并对单柱面紧缩场与平面波紧缩场的RCS测试结果进行对比,得到近远场变换技术适用于那些采用隐身减缩技术的目标体,具有对测量数据进行一定程度的修正及提升测试精确度的效果。但对于未采取隐身措施的目标,近远场变换技术则完全不适用。     

脉冲激光沉积CMR薄膜靶材温度场的模拟研究

本文采用数值模拟的方法分析了脉冲激光沉积(PLD)薄膜过程中激光烧蚀靶材表面温度场的分布,计算了激光功率密度对温度场的影响和在合适激光功率密度下靶材表面温度场的分布和烧蚀深度,分析结果可为提高PLD制膜的质量提供理论指导。     

石英玻璃在激光作用下的温度与应力场分析

为了了解CO2激光对玻璃加热的效果,研究石英玻璃在TEM00和TEM11两种模式激光作用下的差别。采用数值计算的方法,得到了石英玻璃在TEM00和TEM11两种模式激光作用下的温度和应力分布。结果表明,对石英玻璃预热时TEM11优于TEM00。     

LD端面泵浦变热传导系数Nd:YAG晶棒温场特性

为了解决激光二极管泵浦激光晶体产生的热效应问题,对激光晶体内的温升进行了解析分析与定量计算。通过对激光二极管端面泵浦激光晶体工作特点的分析,建立了符合实际工作情况的热模型。考虑到晶体材料热传导系数受其宏观温度变化的影响,应用常数变易法以及特征函数法得到了变热传导系数Nd:YAG晶体棒在端面泵浦情况下温度场的一般表达式。定量计算了激光二极管超高斯分布泵浦光阶次、泵浦功率、光斑尺寸以及晶棒半径对其温度场分布的影响。研究结果表明:使用输出功率为60 W的激光二极管端面泵浦掺钕离子质量分数1.0%的Nd:YAG晶棒,若耦合入射的3阶超高斯光束泵浦光斑半径为400μm,晶棒半径为1.5 mm,长度为8 mm时,Nd:YAG棒内最大温升为343.9℃;而将其热导率视为定值时,晶体的最大温升只有222.7℃。研究结果为正确计算Nd:YAG晶体温度场分布提供了方法,并为提高全固态Nd:YAG激光器性能提供了理论依据。     

激光辐照铝材表面温度场特征演化的数值模拟

建立激光辐照铝材料的有限元分析模型,对材料表面的温度场进行数值模拟。研究了激光光束在对材料表面扫描过程中激光扫描速度、TEM00及TEM10两种理想模式的叠加比例η的取值、材料厚度等因素对扫描结果的影响。分析了在材料上所取的几个目标点的温度场变化情况。仿真结果表明扫描的速度快慢决定了材料表面可以吸收激光能量的多少,影响材料的最高温度;η的取值决定了激光光束的能量分布情况,η值越高激光光束能量越集中,在扫描过程中目标点的温度变化越剧烈;随着深度的增加,材料内部的温度的最高值逐渐降低,温度的升高趋势逐渐趋于平缓。     

低温红外目标源控温技术

低温红外目标源是测试和标定低温红外传感器的响应线性度和非均匀性的关键测试设备.对所研制的低温红外目标源设备的工作原理进行了论述,同时基于有限元分析方法,以ANSYS 软件为载体对黑体面源控温方式及温度场分布进行模拟分析,并进行了测温实验.结果表明:所研制的低温红外目标源结构设计合理,仿真温度场与实测温度场分布规律一致,控温精度不大于0.5 K,黑体面源温度分布均匀,表面温差不大于0.2 K,稳定性好(0.1 K/min),可以满足低温红外系统的测试和检定要求.     

CO2激光辐照下光学薄膜的温度场与热畸变

介绍了光学薄膜温度场的基本理论,利用交替隐型技术,对10.6μm激光辐照下介质薄膜的温度场分布进行了数值模拟和理论分析。在此基础上,利用夏克-哈特曼波前传感器对介质基底样品、不同厚度的介质单层膜样品以及不同膜系的YbF3/ZnSe介质多层膜样品在10.6μmCO2激光辐照下的热畸变进行了实验研究。研究结果表明,激光辐照下光学薄膜样品的温度场分布与辐照激光的光场分布、激光功率以及激光的辐照时间等因素有关。对于10.6μm激光而言,Ge最适宜做基底材料。     

激光烧结Al2O3/Ti系FGM的温度场与热应力场

用有限元法对激光烧结Al2O3/Ti系FGM的温度场和残余热应力场进行了模拟计算,并对烧结过程试样中的温度分布进行了实时测量.结果表明:激光照射面(Al2O3层)和背光面(Ti层)的温度落差为325℃.陶瓷侧温度梯度大于金属侧,成分梯度指数p值愈大,陶瓷侧温度梯度愈大.试样内残余热应力分布受p值控制,依据残余热应力最小且陶瓷层为压应力的设计准则,确定了激光烧结Al2O3/Ti系FGM的最佳成分梯度指数p=0.5.