PDF《高速 飞行 体尾喷焰辐射特性研 究进展》

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1 誊第l期1991年2月2 5目力学进展ADVA N G ES I N M ECHA N I CS VoI .

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9 1 高速 飞行体尾 喷焰辐射特 性研 究进展 王福恒航空航天 韶二 院二O 七所 .北京(邮政编 码1

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4 ) 提要本文对 飞行器 尾喷焰红外辐射特性理论计算 的全 貌作 了系统的论述 .讲 述了 国内外在这 一领域 的研究 近况和 国内所取得 的成绩 .特 别对 以原子分子理论为基础 的物理力学 方法研究尾 喷焰 辐射特性 的重 要性 进行 了论述. 关键词尾喷焰辐射 , 虹外辐射特性}尾 喷焰流场,辐 射输 运方程1引曹从6

0 年 代中期开始 ,出现了有关 飞行器尾 喷焰辐射量计算 方面的报道 .这是为 了配 合飞 行器底 部加热 、红外探测、跟晾和制导等方面 的研 究而 开展 的理论计算工作. 我们知道,对动 态高速 飞行的 目标来说,垒靠 实测取得数据 几乎 是不可能 的.如在 一架 高速运动 的飞机 上装 上测 量仪 器,对另一架高速运动的 飞机尾 喷焰 的某一 部位进行测量,是一种技术难度大 的工 作.如果 再考 虑到 飞行高度, 飞行姿态和测 量方位 的变化,则要进行多 次测量,所 付出的代价是极高的.若能建 立起可靠 的模型,就容 易通过理论计算得到包括不 同高度 ,不 同飞行姿态和 不同状态 下的系统数据.这要 比通过实测付 出的代价小得多. 国内 外大量 实践 证明,理论计算 除了可 以得到与实测相符合的 系统数据外,还 可以揭示出问题的 实质,有助予对 问题 的分析. 因此 理论 计算 是研究高速 飞行器辐射特性 的重 要组成部分. 理论工作是否 有效 ,关键在于能否建立反映问题实质的物理模型.但过 去因计算技术落 后 ,遇到计算量大 的理论 问题 就感 到束 手无 策,因此只能通过简化物理模型 和简化计算公式 的办法 来减少计算量 .这样一来就会使 所建 立的模型偏离真实情况太远, 以致模型 反映不 出 问题的本 质,计算出 的数据不适 于在工程上使 用.随着高速 电子计算机的发展, 过去 认为计 算难度 很大,甚 至无 法求解 的问题 ,在 电子计算 机上可以得到答案. 因此基 于计算 量大的微 观 理论来建 立能 反映实际情况 的微观和 宏观 相结 合的物理模型,就使实际 问题 有可能 解决 . 尾 喷焰 辐射特性 的理论研究就是基 于这 种考 虑, 来建 立分子辐射理论与宏观 辐射输运 方程相 结合 的计算模型 .可 望这一模型能够正 确反 映同题 的实质, 为工程应 用提供 大量 可靠 数据 . 尾 喷焰辐射量 的计 算步骤是,首先给 出射流 流场参 量( 温度、压力和组分 ) ,在此基础上 考虑对红外辐射有贡献 分子的辐射跃迁和粒子散射,计算 出相应 的吸收系数 和散射系数.把 得到的这些系数 代入 辐射输运方程 中求解,得 出宏观 辐射量, 再对得 到的辐射量 进行处理, 就可得到所需的宏观量 .这 正是按钱学森倡导的 由微观到宏观计算 的物 理力 学方法 去解决工 程问题 中的辐射 问题 . 维普资讯 http://www.cqvip.com

2 尾喷焰辐射特性计 算的基本方法 辐射量计算 的主要步 骤是,基于气体动力学方程计算尾 喷口射流 的流场参量,进而基于 流场参量计算相应 的辐射 吸收 系数 和散射 系数.把这 些系数代入辐 射输 运方程 中,使 其有关 参量都有 了确定值,就可求 解辐射 输运方程,进行辐射亮度的计算,基于辐射亮度值可计算 出辐射强度和辐射能 流等量.