卫星的红外辐射特征研究

卫星的红外辐射特征对于工作卫星与失效卫星的判别具有重要意义,根据卫星与地球、太阳之间的位置关系,计算了太阳直接辐射角系数,利用随机模拟法计算了地球反照和地球红外辐射角系数,建立了卫星温度控制方程,并利用辐射传递系数的概念和蒙特卡洛方法进行辐射换热的计算,对卫星温度场进行了求解,讨论了卫星红外辐射特征的计算方法,并对其特性进行了分析计算,结果表明：卫星的散热面是区别工作卫星和失效卫星的依据。     

含端壁涡轮导叶红外测温的误差影响机理研究

由于涡轮叶片所处的工作环境复杂,受到壁面及燃气辐射干扰,导致测温十分困难。为进一步分析涡轮叶片表面在端壁影响下的温度分布情况,采用数值模拟结合自定义编程的方式进行了含端壁涡轮导叶的温度误差验证计算。利用自定义编程对经典同心球模型进行了角系数,有效辐射等可靠性验证计算,验证方法可靠。基于该方法进行了端壁与涡轮导叶各网格单元的角系数,叶片表面间的辐射换热计算,输出涡轮导叶的表面辐射特性分布,运用玻耳兹曼定律反推导出该工况涡轮导叶所受到的辐射能流分布情况;计算分析了不同误差影响机理下,含端壁的涡轮导叶温度误差分布情况,探明了热辐射环境下对叶片表面辐射特性的影响。结果表明：当进口黑体辐射温度在1 400～1 800 K之间,进口辐射强度是对叶片换热影响最大的因素;利用有效辐射和所计算的误差分布可知,进口辐射温度影响区域主要是叶片前缘区域,最大计算误差不超过2.82%;通过有效辐射及误差分布可见,出口黑体辐射温度的变化对于涡轮导叶的影响较小,受温度影响区域也主要为叶片前缘区域,最大计算误差不超过2.35%;叶片表面发射率与温度成正相关,当叶片表面发射率增大时,叶片表面温度随之均匀升高,在真实工况...     

涂层参数对卫星动态辐射特性影响分析

考虑卫星本体表面包覆绝热材料的实际物理状态,根据数值传热学和有限容积法建立了目标表面温度场的计算模型,对在轨飞行卫星的瞬态温度场进行数值模拟.考虑涂层表面自身辐射及空间轨道外热流等因素,建立了卫星多光谱辐射亮度的计算模型,计算了涂层表面在0.38～0.76μm、3～5 μm和8～14μm波段的瞬态辐射亮度.分析了涂层参数(太阳短波吸收率、红外发射率)对瞬态温度和波段辐射亮度的影响.结果表明:卫星涂层温度同α/ε成正比,卫星的辐射能量主要集中在可见光和远红外波段,以及不能同时减小卫星在可见光和远红外波段的辐射能量.     

热分析中辐射传递系数的迭代计算

为了获得计算辐射传递系数的另一种方法,在角系数的概念基础上,应用能量守恒原理利用数值迭代方法在郎伯体情形下,计算了辐射传递系数,该方法分离了计算难度,在把此方法应用到海面物体的红外特性分析中时大大提高了计算效率。     

涂层参数对卫星动态辐射特性影响分析

考虑卫星本体表面包覆绝热材料的实际物理状态,根据数值传热学和有限容积法建立了目标表面温度场的计算模型,对在轨飞行卫星的瞬态温度场进行数值模拟.考虑涂层表面自身辐射及空间轨道外热流等因素,建立了卫星多光谱有效辐射亮度的计算模型,计算了涂层表面在0.38～0.76μm、3～5μm和8～14μm波段的瞬态有效辐射亮度.分析了涂层参数(太阳短波吸收率α红外发射率ε)对瞬态温度和波段辐射亮度的影响.结果表明,卫星涂层温度同αε比值成正比,卫星的辐射能量主要集中在可见光和远红外波段,以及不能同时减小卫星在可见光和远红外波段的辐射能量.     

辐射体声场计算的综合Helmholtz积分公式法

提出了一种计算无界声媒质空间中任意形状辐射体辐射声场的新方法——综合Helmholtz积分公式法(Synthetic Helmholtz Integral Equation Formulation,SHIEF)。该方法将关于辐射体的内部、表面和外部Helmholtz积分方程有机地组合在一起,在已知辐射体表面法向振速的条件下,求出辐射体表面的声压分布,进而求其辐射声场分布。运用该方法计算分析了脉动球相对辐射阻抗随相对半径的变化情况,通过与理论值以及已有的其他方法(例如联立Helmholtz积分公式法(CHIEF)、超定外部Helmholtz积分公式法等)的比较,证明了该方法的正确性、准确性以及快速性,该方法有效地克服了CHIEF法和超定外部Helmholtz积分公式法的缺点。     

高超声速激波辐射对红外成像系统的影响分析

带有红外成像探测系统的飞行器在大气层内高速飞行时,其光学窗口外高温激波流场的热辐射将降低成像探测的信噪比和探测距离。先根据近场辐射成像光路的几何关系推导了焦平面上单元像素接收的流场辐射功率和流场向其与窗口界面外发射的辐射亮度的函数关系,然后采用箱带模型描述流场的辐射机制,再求解辐射传递方程以计算该辐射亮度。计算了探测器上的流场辐射功率分布和目标的辐射成像结果。计算结果表明:激波流场为光学薄介质,其对目标辐射的吸收可以忽略;成像系统接收的流场辐射能量为非均匀背景噪声;当高度不变、马赫数增大时,该能量将增大,所以信噪比将减小;当马赫数不变、高度增大时,该能量将减小,所以信噪比将增大。     

航天器起伏表面的红外辐射特性

采用随机表面的计算机生成方法模拟了卫星表面起伏形貌;考虑了空间环境的辐射热流,采用蒙特卡罗法计算起伏表面面元间的辐射传递系数,完成了起伏表面的温度分布计算;考虑表面双向反射分布函数,建立了起伏表面随方向变化的红外辐射强度计算模型,并且以卫星常用的镀铝聚酰亚胺薄膜材料为例,分析了空间目标起伏表面的红外辐射特性。计算结果表明:随机起伏表面的红外辐射特性与理想平面的红外辐射特性差别明显;表面温度分布和红外辐射分布与表面的起伏形貌特征相关性很强。其结果可以为空间目标红外探测技术的研究提供更加有效的支撑。     

目标红外辐射双色双值的大气传输研究

空中目标的红外辐射在大气中传输时，大气以及大气的气溶胶会对红外辐射产生吸收和散射，从而造成红外辐射的衰减。大气对红外辐射的衰减程度可以用消光系数来描述，波长不同，消长系数也不同。红外系统测量到的目标红外辐射的双色比值也会随目标距离变化而变化。由测量到的目标在两个波段的红外辐射，通过一定的信号处理手段，可得出目标的距离、双波段红外辐射能量、红外双色比值等信息，以此对空中目标的识别和定位。推导了利用大气消光系数获取空中目标距离信息和红外辐射信息的公式，画出了典型空中目标双色比值的大气传输图。     

目标亚毫米波辐射研究（二）

目标的亚毫米波辐射能量分析，是确定系统设计的主要参数，本文主要探讨了亚毫米波段目标辐射能量的计算方法，给出了Ｐｌａｎｃｋ和Ｐａｙｌｅｉｇｈ－Ｊｅａｎｓ公式适用的计算区域，定义了转换波长，模拟计算了转移波长点，文章对金属，非金属目标在亚毫米波段的辐射率进行计算分析后，提出了亚毫米波段使用ε（λ，γ）时不能忽略的高次项，最后用超导探测器对典型目标（铁皮，木材，红砖等）作了能量探测分析。结果表明，在近主     

目标表面地球辐射和地球反照的均匀模拟法

对地球面元的方位角和天顶角进行了均匀采样,并将面元位置矢量由球坐标系转化到了地心赤道坐标系中.通过数值积分,计算出了地球反照和地球红外辐射对目标的辐射角系数.计算结果表明,该方法不仅在计算效率和计算精度方面都明显优于随机模拟方法,而且与辐射换热角系数手册数据十分吻合,非常适用于目标热流的计算.     

地面目标表面温度及红外辐射的计算

目标表面温度和红外辐射的理论计算对红外热像的模拟、控制目标红外辐射进而实现红外隐身等领域有着重要意义。各种复杂因素的影响导致地面目标表面温度的计算非常复杂。边界条件对目标的表面温度理论计算精度有着重要的影响,分析了影响目标表面温度边界条件的各种因素,得到了计算地面目标表面温度的一般方法。以一维导热微分方程为例,计算了某建筑物墙壁外表面温度白天随时间的变化关系,并与实际测量值进行了比较,结果表明理论计算较为准确。最后在此基础上,对目标的红外辐射进行了理论计算和讨论。     

大气层外弹道式目标红外特征的数值分析

讨论了有限元非等温性对辐射的影响,并给出了三结点三角形单元的辐射热流公式.在结点温差较小的情况下,平均温度法被证明是合理的.将大气层外弹道式目标视为点目标,使用平均温度法并利用有限元法分析得到的表面温度场计算了目标的红外辐射强度空间分布.在计算过程中考虑了目标空间方位的变化对红外辐射强度的影响,并提出空间辐射矩阵对目标飞行全程的红外辐射计算进行加速.     

异类多传感器系统中基于跟踪质量的辐射控制研究

提出了基于跟踪质量的二种雷达辐射控制方式 ,给出了基于辐射控制的异类多传感器系统管理与综合方法 ,通过仿真对基于不同辐射控制方式的多传感器系统目标跟踪性能进行了分析 ,并得出了相应的结论     

舰船红外成像模拟

研究并建立了海面舰船的红外理论模型，较为完善地考虑了周围环境对物体及物体各部分之间的相互作用，包括太阳辐射，海／天背景辐射，海／空气的对流，以及船体各部分的传导和相互辐射；同时考虑了舰船内舱对船壁的辐射和对流作用，采用蒙特卡 方法，引入准随机数解决了复杂几何结构表面非漫反射灰体的辐射计算。     

目标表面太阳辐射特性研究

太阳作为最主要的红外辐射源,对研究目标红外辐射特性具有重要的影响.对目标表面太阳辐射特性进行了详细地分析.首先,给出了表面太阳辐射的计算方法;其次,对影响表面太阳辐射的两个重要因素--大气特征和太阳与目标相对位置进行了详细分析;最后通过实验得出了太阳辐射与太阳角、目标表面方位角和斜面倾角的关系.给目标表面红外辐射特性的...     

利用有限差分法计算空间目标红外特征

空间目标的红外辐射特性是对空间目标进行探测与识别的重要依据.首先分析了空间目标与外界环境的热交换关系,确定了目标表面的边界条件,推导出边界单元的有限差分形式,针对空间目标的遮挡问题.开展了判断方法的讨论,为准确计算目标的表面温度场奠定了基础.其次利用有限差分法求解其导热微分方程,获得了目标表面温度场分布特性;将总红外辐射分解为自发辐射和反射辐射两部分,分别给出了计算自发辐射强度和反射辐射强度的计算式.最后以某空间目标为例,利用数值方法计算表面温度场,并在此基础上计算了红外辐射强度的空间分布,对计算结果进行了分析.     

蒙特卡洛法在高温背景辐射下比色测温的应用研究

在比色测温中,高温背景辐射对准确测量目标温度有很大的干扰,利用蒙特卡洛法通过概率分布模拟背景辐射的发射位置、辐射方向和反射或吸收特性,统计被测量目标反射并被探测器检测到的辐射能束,与理论辐射差值相比较,检验其准确性。在此基础上,提出一种在复杂环境下消除高温背景辐射影响、提高测温精度的方法。     

横向沙丘表面电磁散射的时域有限差分法研究

空对地海目标的监测、识别是用电磁波与处于地海环境中的目标相互作用的散射和辐射来获取信息、制导和目标截获的,为了满足地海环境中目标的监测、识别的需要,首先要研究地海环境的电磁散射特性;应用指数型分布粗糙面模拟横向沙丘表面的高度起伏情况,采用蒙特卡罗方法模拟横向沙丘迎风坡、背风坡表面以及沙丘之间的平坦沙漠表面,使用Herk...     

飞机全向红外辐射特征研究

正确研究飞机全向红外辐射特征是对飞机进行红外探测和跟踪的基础。文章根据红外辐射基本理论,通过建立飞机全向红外辐射坐标系和对飞机三个主要辐射源(蒙皮、尾焰和喷管)红外辐射计算方法的分析,构建了飞机全向红外辐射强度的理论计算模型,该模型解决了不同探测方向上的飞机红外辐射强度的计算。最后,利用此模型计算了3～5微米和8～12微米两个波段的某飞机全向红外辐射强度,并对仿真结果进行了分析,分析结果表明了理论模型的正确性。