采用瞬态球状热斗篷方法的浅层地下目标红外隐身技术

由于浅层地下目标与背景土壤的热物性不同,影响了整个区域表面的温度场分布,容易被敌方探测系统发现并击毁。针对这一问题,考虑太阳辐射、天空辐射以及风速的影响,建立了埋藏地下目标的区域温度分布传热模型,揭示了不同时段埋藏地下目标对区域表面温度场的影响。在变换热力学的基础上,通过坐标变换的方法,推导出球状瞬态热斗篷的导热系数的通解表达式。根据等效介质理论,对设计的热物性参数进行均质化,并通过数值实验方法验证了基于热斗篷地下目标红外隐身技术的可行性。     

任意角度方形热斗篷的设计与仿真

为了更好地控制热流的传递,首先通过坐标变换的方法,推导出方形热斗篷的导热系数的表达式,并设计出了具有任意角度的方形热斗篷;其次,通过软件Comsol Multiphysics对旋转角为π/4和5π/12的方形热斗篷进行了仿真分析。结果表明:热流能够较好地绕过内部保护区域,具有很好的隐形效果。这一技术为热流流动路径和目标温度场的控制奠定了理论基础。     

GPS失效性研究

主要从影响GPS卫星空间分布角度出发,研究在特定区域和一定时间条件下GPS卫星的失效性问题。首先分析了GPS卫星对特定区域的覆盖情况,然后针对不同位置的GPS卫星失效,考察对GPS导航精度即目标区域GDOP值的影响,并通过仿真予以验证。研究表明对覆盖区域提供导航服务的GPS卫星中升交点赤经相差180°的两组GPS卫星对导航精度影响最为明显。     

基于组合媒质通道模型的地下目标成像

由于电磁波在穿越不同介质时会出现折射现象,因此在地下目标成像过程中,电磁波信号穿越从雷达到地下目标的组合通道的路径不是直线而是折线,此时利用常规的自由空间中的合成孔径成像方法已经不能对目标进行成像。基于电磁波的传播规律和地层有耗媒质的特性,提出了电磁波传输的组合通道模型,并将其应用到地下目标成像中。通过仿真比较可以看出,使用组合通道模型对地下目标成像效果有明显的改善,组合通道模型适用于对分层土壤中的地下目标成像。     

盖板式陶瓷热防护系统的传热性能优化

针对高超声速飞行器对盖板式陶瓷热防护系统的迫切需求,建立了热防护系统结构瞬态传热模型;并研究了防隔热层的物性参数,厚度尺寸,相变层的种类、位置等因素对热防护系统结构传热性能的影响。结果表明,隔热层物性参数及厚度尺寸对热防护系统结构传热性能具有决定性影响,而防热层的物性参数及厚度尺寸几乎不产生影响。相变材料的引入能够明显改善热防护系统结构的传热性能。调整和优化相变层位置是改善热防护系统结构传热性能、降低结构厚度的一个有效途径。隔热层厚度的优化结果可为热防护系统结构设计提供一定的参考和依据。     

海水电场受物体电导率及其形状影响分析

海水中电场测量体会对目标电场产生影响,为了提高电场测量的准确度,利用有限元分析的方法研究了物体对海水电场分布的影响因素,并确定畸变电场的分布规律。仿真结果表明:海水电场畸变峰值大小及其畸变区域受物体的电导率及其形状影响,物体电导率小于或大于海水电导率时对电场分布的影响截然相反,物体形状的曲率越大,电场畸变的峰值越大,但畸变区域越小。     

PD雷达信号时频特性分析

应用时频分析的基本理论和基本方法,分析了不同脉冲宽度、不同脉冲重复频率以及不同采样频率对PD雷达发射信号时频分布特征的影响,研究了不同目标距离、不同目标速度、不同目标加速度以及噪声背景下不同目标反射强度条件下PD雷达目标反射信号的时频分布特征,并使用MATLAB时频分析工具箱对其进行仿真。     

仿射不变轮廓矩及其稳定性分析

针对区域矩需要计算全图像素的统计分布、计算量大的问题,构造了基于目标形状的仿射不变轮廓矩。首先采用PDE方法推导得到了6个仿射不变矩的数学模型,然后将积分区间变为目标区域的边界,计算得到基于目标形状的仿射不变轮廓矩,最后通过三类舰船不同姿态下的图像进行了实验验证并对其稳定性进行了分析。研究结果表明:仿射不变轮廓矩具有较好的稳健性及区分度,可将其作为不变特征用于舰船目标识别。     

多站纯距离系统站址布局优化研究

针对多观测站纯距离系统站址布局对目标定位精度的影响问题,采用精度几何散布(GDOP)作为性能评估指标进行仿真试验,在比较分析三站不同站址布局定位性能的基础上,提出以maxS(GDOP1)(GDOP小于1的有效区域最大)和GDOP_(min)最小或maxS(GDOP1)/GDOP_(min)最大为优化目标,建立优化模型,并进行了仿真试验。仿真结果表明:通过优化模型可以优化布站分布角总和,且在布站分布角总和确定的情况下,布站半径越大,GDOP小于1的有效区域越大。     

航天遥感监测信息态势感知能力分析

针对遥感监测信息的效用评估问题,提出了一种态势感知能力定量分析的新方法。首先利用NIIRS等级尺度和GIQE模型建立了遥感图像与地面目标检测率之间的联系,由此得到这些目标在监视区域出现的概率分布。然后,以地面目标在监视区域的实际分布表示使用者信息需求,并利用信息理论中的Kullback Leibler距离来度量不确定性分布和信息需求之间的差异,从而得到不同遥感侦察与监视系统态势感知能力曲线,给出了传输处理时延对态势感知能力曲线的影响。     

Design of infrared camouflage cloak for underground silos

The temperature difference between the exposed surface of an underground silo and the surrounding soil surface is significant, which means a silo can be easily found by infrared detection. We designed an infrared camouflage cloak consisting of an imitative layer and an insulation layer for the silos. The imitative layer is used to imitate the thermal response of the soil to the surrounding environment. The insulation layer is used to weaken the impact of the internal temperature field of the silo on the lower boundary of the imitative layer. A silo model including surrounding soil and a soil model without silo were established, and the influences of the material and thickness of each layer on the infrared camouflage effect were analyzed. The results show that when using a silicone rubber containing alumina powder with a volume fraction of 3.18% as the imitative material, its thermal inertia is in consistent with that of the soil. Meanwhile, it was found that the thickness of the imitative layer doesn’t need to be greater than its thermal penetration depth to achieve the infrared camouflage, and the absence of the insulation layer will cause hot spots on the silo surface in winter to weaken the camouflage effect. The optimized thicknesses of the imitative layer and the insulation layer are 22 cm and 4 cm respectively. The simulations indicate that with the application of the cloak, the maximum value of the absolute values of the temperature differences between the average temperatures of the silo surface and the surrounding soil surface temperatures drops from 1.59 °C to 0.31 °C in summer and from 1.92 °C to 0.21 °C in winter. This designed cloak can achieve an all-weather and full-time passive infrared camouflage.     

火灾对埋地输油管道温度场影响的数值研究

地面发生火灾时,将对土壤、地下管道及输送的油品温度产生影响,原有的热平衡被破坏,建立新的温度场;即便在火灾被扑灭后,一段时间内土壤、管道温度会继续升高,仍有可能造成管道失效。针对此情况建立了非稳态传热模型,进行了数值模拟,并对结果进行了分析。这一模型的建立,为后续的管内输送介质温度分布的研究提供了科学的依据。     

天然气在土壤中泄漏的稳态温度场分析

埋地高压天然气经小孔泄漏会导致土壤冻结形成冻土,应用一元气体动力学、流体力学和传热学知识建立了天然气小孔泄漏吸热率模型和土壤稳态温度场模型,并进行了实例计算。结果表明：当天然气输送压力小于临界压力,小孔泄漏吸热率随压力的增大而增大;当天然气输送压力大于等于临界压力,小孔泄漏吸热率达到最大值;冻土厚度随土壤热导率或空气对流传热系数的增大而减小,但土壤热导率对其影响较小,空气对流传热系数对其影响较大。     

太阳辐射作用下的飞机表面温场分布实验研究

提出一种通过缩比模型测试飞机在太阳辐射作用下的表面温度场分布,进而通过有限元方法实现太阳辐射温场的三维模拟显示的实验方法.该方法避免了外场测试条件中自然日光辐射强度不可控和环境温度变化的影响,为飞机在太阳辐射作用下的表面温场理论模型验证和实测提供一种有效的方法,对飞机红外特性、日历寿命等研究具有借鉴意义.     

基于热物理仿真分析的红外点目标特征提取与识别

根据弹道中段空间目标和诱饵的表面温度分布规律，从热物理的角度分析了目标和诱饵的红外光谱辐射特性，指出了弹道中段目标和诱饵红外辐射特性的本质差别，并据此提出了红外目标识别中的特征基函数，用特征基函数构造红外点目标识别的四维特征矢量。仿真实验表明，这一特征矢量用于红外点目标识别非常成功。     

激光辐照下45#钢板响应特性

采取实验和数值模拟相结合的方法对激光辐照45#钢板的响应特性进行研究。基于连续光纤激光发射系统,开展钢板的激光辐照实验,得到温度场分布及靶板的烧蚀穿孔特性;基于ANSYS建立靶板有限元模型,模拟激光辐照下靶板的热响应过程,得到了靶板厚度、激光功率和光斑直径等因素对靶板温度分布及靶板穿孔特性的影响规律。     

基于集总参数法的坦克稳态热分析模型

为了掌握坦克的热状况,发展了一个坦克稳态热分析模型,基于集总参数法将整车划分为若干热单元,考虑了坦克自身产热、传热和外界环境的影响,建立了热平衡方程,构建了由热单元、产热源、导热热阻、对流传热热桥、辐射换热源等组成的热网络。模型计算的温度值与实车测试值对比,误差小于7%。对某型坦克高速度行驶稳态工况进行热分析,得到了坦克整体表面温度分布、高温部位温度及其热量分配状况。     

强激光照射下双层壳体温度场的数值模拟

运用有限元法对强激光照射下双层壳体的温度场进行了数值模拟。详细分析了在激光功率一定的情况下,外层壳体的热传导系数、比热和厚度的变化对内层壳体温升的影响。计算中考虑了内层壳体的热损耗效应。此外,根据材料参数的温度相关性,分析了内层壳体材料参数随温度的变化特性对其温升效应的影响,并将计算结果与强激光照射下单层壳体的温度场进行了比较,得到一些有意义的结论。     

炸药冲击波激励气体辐射的数值模拟

建立了炸药冲击波激励气体辐射的物理模型和数学模型。用MMIC - 2D软件对爆炸过程进行了模拟计算。分析了冲击波作用下气体的流动特性 ,并给出了爆炸全场的密度分布及随时间的变化规律