高原环境对车辆动力舱温度场及红外特性影响研究

高原环境下,发动机、冷却系统等部件的运行状况发生较大变化,对动力舱室热环境产生影响,给目标的红外特性预测带来困难。对高原环境下动力舱及内部柴油机的运行状况进行仿真,采用GT-POWER软件建立一维传热模型,对柴油机在西藏贡觉县运行时的状况进行模拟,并将结果与高原环境下三维目标温度场模型进行耦合,获得动力舱的三维温度场分布情况。基于此建立目标红外辐射特征模型,对动力舱的辐射特性进行计算。结果表明：相较于平原地区,高原地区柴油机的燃烧状况较差,功率及扭矩分别降低160 kW和782 N·m,有效燃油消耗率增大46 g/(kW·h);动力舱室表面温度有不同程度降低;排烟及周围部位的温度场及红外特征更为明显。     

坦克热烟气红外辐射特征数值分析

为了研究坦克热烟气红外辐射特征,针对某型坦克柴油机,利用GT-SUITE建立了仿真计算模型,通过后处理模块模拟得到了排烟管排出的主要辐射气体的摩尔分数。建立了一种能够快速计算热烟气流场和温度场分布的数值计算模型,得到了热烟气温度场和压力场分布结果。提出了一种基于Malkmus模型的非均匀气体光谱透过率的计算方法,得到了热烟气的光谱透过率。在此基础上建立了一种基于红外探测方向离散的热烟气红外辐射计算模型,模拟了某高空飞行器热烟气在2～5μm波带的相对红外辐射强度分布,并与试验数据进行了对比,验证了模型的可靠性。最后模拟计算了坦克热烟气在不同红外探测角度下的红外辐射特征,分析了在红外探测方向上造成红外辐射特征衰减的影响因素。     

坦克动力舱空气流动与传热影响因素的仿真研究

以k-ε两方程湍流模型和非结构化网格为基础,利用FLUENT软件针对某型主战坦克动力舱内的空气流场和温度场进行了三维数值仿真计算与分析,得出了环境温度、压力和坦克行驶速度等因素对动力舱内的空气流动和传热的影响关系.     

计算空气动力学飞机红外辐射强度估算方法

结合CFD技术和红外辐射理论发展了一种飞机红外辐射强度估算方法.首先通过欧拉方程数值模拟来获得飞机表面温度场分布,然后应用结合粘性附面层理论进行壁面温度计算分析.在获得了飞机表面温度分布数据之后,采用灰体辐射理论估算全机红外辐射强度.进行某喷气式飞机红外辐射强度估算研究,分析有/无尾焰情况的飞机红外辐射强度计算结果,初...     

火箭发动机尾焰红外辐射特性研究综述

在导弹/火箭从起飞到整个飞行过程中,其后的尾焰由于具有非常显著的红外辐射特性,进而成为红外设备主要探测目标源。对火箭发动机尾焰红外辐射特性数值计算研究和实验测量研究进行了综述,重点介绍了火箭发动机尾焰红外辐射特性数值计算的步骤方法,并对各步骤的计算方法及其适用性进行了总结归纳。对国内外火箭发动机尾焰红外辐射特性研究进展情况进行了分析讨论,并为今后火箭发动机尾焰红外辐射特性研究提出了意见建议。     

基于HITRAN数据库坦克排烟热气红外辐射仿真

为了对坦克排烟热气的红外辐射特征进行分析,以坦克某一典型行驶工况为例,分析了不同高度和距离对穿透率的影响。基于最新版的HITRAN中的数据,针对算例给出的参数,利用高分辨率气体红外辐射计算模型计算得到了红外辐射特性。针对坦克某一工况下的排烟,利用高分辨率气体红外辐射计算方法对红外辐射特征进行了模拟计算,并进行了试验测试,最后对计算结果进行了比较。结果表明:大气的衰减作用主要是气体中的CO_2和H_2O分子的吸收作用造成的,在计算排烟热气的红外辐射特征时,需要考虑大气的衰减作用。相较于Curtis-Godson近似谱带模型法,采用高分辨率气体红外辐射计算模型能够更精确地得到光谱辐射亮度。     

反舰导弹喷口及尾焰辐射温度测量方法研究

针对反舰导弹飞行过程中红外辐射特性测量的难题,提出了一种红外目标辐射特性测量和标定方法,可实现对发动机尾喷口和尾焰辐射温度分布的测量。依据靶场环境特性,论证了红外光学系统的作用距离。红外辐射特性测量系统可实现反舰导弹飞行过程发动机工作状态的监控和辐射温度分布测量。     

坦克动力舱空气流动计算区域的网格生成

为了合理解决网格划分对坦克动力舱空气流动与传热三维数值计算效率和计算精度的影响,特提出动力舱空气流动计算区域的网格生成方法.对某型坦克动力舱的网格生成实例,显示了这种方法的实用性.     

某型装甲车辆红外辐射信号的建模与仿真

为了对装甲车辆的红外辐射特征进行研究,提出了综合考虑排烟热气和外表面装甲红外辐射特征的红外辐射信号建模方法。首先,利用GT和CFX软件联合仿真得到了排烟热气的温度、压力的分布,考虑排烟热气对排烟管红外辐射的吸收作用,建立了装甲车辆排烟装置总体红外辐射数值计算模型;然后,利用CFX软件模拟了外表面装甲的温度分布,提出了装甲车辆外表面装甲的红外数值计算模型,并通过试验验证了该模型的正确性;最后,计算了装甲车辆全方向上3～5μm和8～14μm波带上的红外辐射强度,得到了目标辐射随方向的变化规律。结果表明:装甲车辆的红外辐射信号具有明显的方向性,在进行红外抑制设计时应提出针对性的措施。     

基于改进的Mie散射理论计算SiC红外遮光剂对气凝胶辐射传热的影响

采用改进的Mie散射理论计算了SiC红外遮光剂对气凝胶辐射传热的影响,计算时考虑了气凝胶基质的吸收特性,并与经典的Mie散射理论结果进行了对比分析,发现遮光剂粒子粒径的大小对计算结果有较大影响。同时,运用改进的Mie散射理论计算了红外遮光剂粒子粒径和添加量对复合绝热材料辐射特性的影响,对粒径为0.877μm、1.9μm、3μm以及4μm,质量分数为15%、25%、35%的SiC红外遮光剂消光系数进行了对比分析,结果与已有实验结果结论一致,而且粒径大小1.9μm质量分数25%时遮光系数比其余选择下的性能优秀。     

液体火箭发动机尾喷焰红外辐射特性

对液体火箭尾部喷焰红外辐射特性进行了仿真计算。利用所扩展建立的液体火箭发动机尾喷焰红外辐射组分的谱带参数数据库和尾喷焰流场数值仿真结果对辐射传输方程进行了数值求解,得到不同观测条件下的光谱辐射亮度。通过与实测数据对比,表明计算方法可行,结果合理。     

低发射率伪装涂层辐射特性影响因素的理论分析

涂层的辐射特性直接影响其红外性能。为了分析伪装涂层辐射特性的影响因素,对基于Kubelka-Munk理论的涂层辐射特性模型进行了深入分析,得到了涂层表观发射率和表观反射率的数学表达式。在此基础上,利用数学方法详细讨论了涂层厚度、填料粒子体积分数和粒子尺寸对低发射率伪装涂层辐射特性的影响方式和影响程度。结论不仅适用于低发射率伪装涂层,对一些其他功能性伪装涂层的设计也有一定的指导意义。     

典型飞机红外辐射特性及探测仿真研究

依据红外辐射的基本原理,针对隐身飞机的发动机尾焰、尾喷口和飞机蒙皮三大主要辐射源,建立了隐身飞机的红外辐射模型,提出了基于温度场分布的飞机红外辐射计算方法,并对某型飞机的红外隐身效果进行了仿真。根据红外探测器的工作原理,得到经大气传输和目标与背景对比后探测器接收到的有效目标信息,仿真计算了探测距离随波长的变化情况。研究结果对隐身飞机的设计以及红外制导防空导弹武器系统的设计和应用提供了重要的参考依据。     

基于区域实际大气的红外制导波段目标背景对比度变化特性数值计算

红外制导武器对目标的发现、识别和跟踪主要依据目标与背景的红外辐射特性及其对比特性，目标背景对比特性研究是红外制导武器研制过程中的必要环节。依据目标背景对比度定义，采用基于既定区域实际观测大气数据构建大气参数廓线并嵌入成熟、通用的大气辐射传输模型计算的方式，探讨了红外波段实际大气目标背景对比度变化特征，及其与标准大气下的目标背景对比度差异。结果表明，影响目标背景对比度的主要因素为大气透过率，实际大气目标背景对比度与标准大气的存在一定偏差，偏差与季节和波段均有关，可直接影响到红外波段实际应用中的目标识别能力。     

履带车辆动力舱空气流场的CFD模拟与试验研究

以某履带车辆动力舱为研究对象，建立了舱内空气流动与传热计算的物理模型和数学模型，采用标准k-ε方程湍流模型对动力舱内的空气流动进行了描述，采用Fluent软件中的薄面模型对散热器与冷却风扇进行了简化处理，对舱内空气的速度场和温度场进行了三维数值模拟，采用热线风速仪对进、排气窗处的气体流速与温度进行了试验测试，测试值与模拟值的最大相对误差为9．42％，精度能够满足工程需要，表明该计算模型合理可行。     

地面目标红外辐射特征测试研究

为研究地面目标红外辐射特征,进行了室内材料测试和外场地面目标测试,分析材料材质、太阳辐射、风速、空气温湿度、自身热源等因素对地面目标红外辐射特征的影响。结果表明:材料材质对红外辐射特征影响显著;冷态时,地面目标红外辐射特征主要受太阳辐射影响,其次是空气温度、材料热容量和风速;热态时,地面目标红外辐射特征主要受工作热源影响,其次是太阳辐射、空气温度、材料热容量和风速。在进行地面目标红外隐身设计时,应考虑太阳辐射、自身热源等因素的影响,并从结构设计和材料使用两方面着手。     

装甲车辆动力舱温度场试验研究

为了研究坦克动力舱装甲板温度场，必须对动力舱温度场进行必要的测试。以某型坦克动力舱为研究对象，设计了动力舱温度场试验方案，通过试验，得到了动力舱内主要部件表面和动力舱装甲板表面的稳态温度场分布。试验数据表明：排气管、增压器、变速箱和制动带是动力舱内主要热源，排气管附近顶甲板和排气百叶窗温度较高。     

大气对红外制导波段透过特性的影响分析

红外制导武器对目标的发现、识别和跟踪主要依据目标与背景的红外辐射特性及其对比特性。随着红外技术的不断发展和在军事上的广泛运用,红外辐射在大气中的传输研究越来越受到关注。针对大气透过率是研究红外辐射传输的重要参数,提取既定区域实际观测大气数据构建大气参数廓线并嵌入成熟、通用的大气辐射传输模型中,探讨了红外波段实际大气透过特性的变化特征,并分析了用模型自带大气近似可能带来的误差。结果表明,基于实际大气廓线计算出的大气透过特性准确度基本吻合国际公认理论分析值,我国区域内的大气透过率的准确计算必须考虑我国的实际大气,这对最大限度分析利用战场气象环境确保武器作战性能的充分发挥具有重要价值。     

临近空间红外系统对弹道导弹探测距离的估算

为了估算临近空间红外系统对助推段弹道导弹的探测距离,详细分析了弹道导弹及背景的红外辐射特性;针对基于表现对比度作用距离算法在适用性和计算精度方面的不足,引入以波数η为参量的辐射通量公式对其进行改进;通过仿真计算该系统在4.25μm~4.55μm波段对弹道导弹蒙皮、尾焰、尾喷口的探测距离,结果表明临近空间红外系统对助推段弹道导弹的探测距离可达5 000 km~38 000 km,该结论可为临近空间红外系统的设计提供数据支持。     

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。