典型目標(biāo)紅外輻射特性的研究.pdf

1、目標(biāo)與背景紅外輻射特性研究對(duì)于紅外系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研制和使用是十分重要的，可為目標(biāo)的探測(cè)和識(shí)別提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；為重要設(shè)施的偵察、偽裝提供基本特征；為紅外仿真研究提供物理特性和數(shù)學(xué)模型；為隱身設(shè)計(jì)提供量化參數(shù)以及效果評(píng)估等。同時(shí)，在地質(zhì)探礦、農(nóng)作物估產(chǎn)、農(nóng)田和森林病監(jiān)測(cè)等遙感領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 本文分別以空中飛行的彈丸和地面火電廠的大型冷卻塔為研究目標(biāo)，分析和討論了它們的紅外輻射特性，建立了相關(guān)的理論計(jì)算模型。以下為本論文的主要研

2、究?jī)?nèi)容。 1.從外彈道學(xué)基本理論出發(fā)，對(duì)亞音速和超音速飛行的彈丸軌跡進(jìn)行了詳細(xì)的研究。利用反推法對(duì)各種空氣阻力函數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了綜合分析，借助實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反推得到較為理想的公式，建立了彈丸軌跡的理論計(jì)算模型。該模型可根據(jù)不同的彈丸參數(shù)、大氣環(huán)境、初始條件，計(jì)算出彈丸在整個(gè)飛行過程中的運(yùn)動(dòng)軌跡。 2.從氣動(dòng)加熱的概念出發(fā)，對(duì)空中飛行物體周圍的流場(chǎng)分布進(jìn)行了分析；根據(jù)邊界層傳熱理論，詳細(xì)研究了亞音速和超音速飛行彈丸氣動(dòng)加熱的計(jì)

3、算模型，運(yùn)用層流邊界層的相似解法，給出了彈丸表面熱流密度分布的理論模型。 3.利用節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格法，首次建立了彈丸表面溫度場(chǎng)及輻射量的理論計(jì)算模型。在確定彈丸表面每一面元的形狀、尺寸、坐標(biāo)及法向量的基礎(chǔ)上，詳細(xì)討論了太陽(yáng)輻射、地表反射太陽(yáng)輻射、大氣和地表輻射、彈丸表面空氣動(dòng)力加熱、彈丸各面元間的熱傳導(dǎo)及彈丸表面本身的熱輻射等。利用彈丸表面的熱平衡方程組，計(jì)算獲得彈丸表面的溫度場(chǎng)分布。結(jié)合紅外輻射理論，進(jìn)而得到空中飛行彈丸表面紅外輻射的

4、時(shí)空特征分布。 4.首次建立了火電廠冷卻塔表面溫度場(chǎng)的理論計(jì)算模型。從冷卻塔的幾何模型出發(fā)，進(jìn)行了三維網(wǎng)格劃分，確定了每一單元的幾何形狀、幾何尺寸，空間坐標(biāo)、相鄰單元間的幾何關(guān)系及外表面各單元的法向量。 利用紅外輻射和傳熱學(xué)理論，建立了冷卻塔的每一單元的熱平衡方程，其中考慮了環(huán)境輻射、冷卻塔外表面本身的熱輻射、冷卻塔與熱氣流的熱交換；并且考慮了冷卻塔的各個(gè)網(wǎng)格單元的熱傳導(dǎo)及外表面單元之間的熱輻射換熱。最后通過一個(gè)具體的冷