典型目標紅外輻射特性的研究.pdf

1、目標與背景紅外輻射特性研究對于紅外系統(tǒng)的設計、研制和使用是十分重要的，可為目標的探測和識別提供基礎數(shù)據(jù)；為重要設施的偵察、偽裝提供基本特征；為紅外仿真研究提供物理特性和數(shù)學模型；為隱身設計提供量化參數(shù)以及效果評估等。同時，在地質探礦、農(nóng)作物估產(chǎn)、農(nóng)田和森林病監(jiān)測等遙感領域具有廣泛的應用價值。 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，分析和討論了它們的紅外輻射特性，建立了相關的理論計算模型。以下為本論文的主要研

2、究內容。 1.從外彈道學基本理論出發(fā)，對亞音速和超音速飛行的彈丸軌跡進行了詳細的研究。利用反推法對各種空氣阻力函數(shù)的經(jīng)驗公式進行了綜合分析，借助實驗數(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，計算出彈丸在整個飛行過程中的運動軌跡。 2.從氣動加熱的概念出發(fā)，對空中飛行物體周圍的流場分布進行了分析；根據(jù)邊界層傳熱理論，詳細研究了亞音速和超音速飛行彈丸氣動加熱的計

3、算模型，運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)點網(wǎng)格法，首次建立了彈丸表面溫度場及輻射量的理論計算模型。在確定彈丸表面每一面元的形狀、尺寸、坐標及法向量的基礎上，詳細討論了太陽輻射、地表反射太陽輻射、大氣和地表輻射、彈丸表面空氣動力加熱、彈丸各面元間的熱傳導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，計算獲得彈丸表面的溫度場分布。結合紅外輻射理論，進而得到空中飛行彈丸表面紅外輻射的

4、時空特征分布。 4.首次建立了火電廠冷卻塔表面溫度場的理論計算模型。從冷卻塔的幾何模型出發(fā)，進行了三維網(wǎng)格劃分，確定了每一單元的幾何形狀、幾何尺寸，空間坐標、相鄰單元間的幾何關系及外表面各單元的法向量。 利用紅外輻射和傳熱學理論，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網(wǎng)格單元的熱傳導及外表面單元之間的熱輻射換熱。最后通過一個具體的冷