【正文】 度溫度介質(zhì)內(nèi)的傳遞特點(diǎn)。 （）式中：為38um中遠(yuǎn)紅外波段。N 3種組分的吸收、發(fā)射光譜在38um內(nèi)的平均值為。且從圖12中可以看出，在紅外成像末制導(dǎo)系統(tǒng)的工作波段為38um時(shí)，初步認(rèn)為采用3—3m，68um雙色紅外成像復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)有利于提高其目標(biāo)識(shí)別和抗干擾能力。2011[3]王亞輝，王強(qiáng)，高磊，肖力平，徐力 。 [14] 張?zhí)煨?，洪漢玉，張新宇著。 [17]董士奎, 余其錚, 劉林華. 一種新的CO2高溫輻射特性窄譜帶模型參數(shù)計(jì)算方法[J]. 工程熱物理學(xué)報(bào), 2001（22）: [18] M Li W., W Tong T., D Dobranich. A bined narrow and wide band model for puting the spectral absorption coefficient of CO2, CO, H2O, CH4, C2H2 and NO [J]. Spectrasc. Radiat. Transfer, 1995, 54（6）: [19] 尹雪梅, 劉林華. 高溫氣體輻射特性計(jì)算模型[J]. 熱能動(dòng)力工程, 2007, 22（5）: 473479. [20] 費(fèi)錦東. 高速導(dǎo)彈紅外成像末制導(dǎo)對(duì)氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)技術(shù)研究的需求[J]. 紅外與激光工程, 27（1）: [21] 徐南榮, 卞南華, 紅外輻射與制導(dǎo)[M]: 國(guó)防工業(yè)出版社，1997: 113171. [22] 尹宏, 大氣輻射學(xué)基礎(chǔ)[M]: 氣象出版社，1993: [23] 韋偉. 窄譜帶模型在氣體輻射中應(yīng)用的研究[D]: 南京理工大學(xué), 2005. [24] L Grosshandler W. A NarrowBand Model for Radiation Calculations in a Combustion Environment[J]. 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Radiative Properties and Radiative Heat Transfer Calculations for High Temperature Combustion Gases[D]: The Pennsylvania State University, 2002.致謝 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，作者學(xué)到了很多非常有用的東西，包括熟悉了關(guān)于光學(xué)設(shè)計(jì)的等相關(guān)方面的核心思想和Matlab的使用方法，尤其是通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)并掌握并了解了氣動(dòng)熱輻射效應(yīng)的概念，并通過(guò)老師的講解學(xué)習(xí)并掌握氣體光譜輻射計(jì)算的一般方法，學(xué)習(xí)了光線(xiàn)在復(fù)雜介質(zhì)中的傳播，并且可以初步了解光電成像過(guò)程，使作者在這短短的一個(gè)學(xué)期里極大地充實(shí)了自己，也為以后的工作打下了很好的基礎(chǔ)。 高速飛行器熱結(jié)構(gòu)分析與應(yīng)用。 。2012[2]安永泉，趙剡 。時(shí)的熱輻射噪聲。兩種方法分別計(jì)算前視制導(dǎo)導(dǎo)彈光學(xué)頭罩窗口外的3～8um的激波熱輻射噪聲。設(shè)由界面1發(fā)射的一根特征射線(xiàn)S(z)進(jìn)入單元網(wǎng)格控制體(i,j)時(shí)的譜帶輻射強(qiáng)度為，離開(kāi)該控制體的譜帶輻射強(qiáng)度為。其中每個(gè)格網(wǎng)的光線(xiàn)偏移量Xi為： (）如果為計(jì)數(shù)值，標(biāo)定所追擊光線(xiàn)是否超出給定的計(jì)算流體力學(xué)(CFD)數(shù)據(jù)網(wǎng)格范圍，超出即表示計(jì)算無(wú)效)，則對(duì)偏移量進(jìn)行修正。 三維激波介質(zhì)圖中坐標(biāo)軸z代表導(dǎo)彈飛行方向的反向(流向)，Y坐標(biāo)為法向，工坐標(biāo)為展向。對(duì)于有s種組分的混合物總吸收系數(shù)，發(fā)射系數(shù)(體積發(fā)射源強(qiáng)度)分別為： （）式中：s代表某一組元；m代表某一輻射躍遷機(jī)理，包括原子束縛一束縛躍遷、束縛一自由躍遷、離子自由一自由躍遷、分子的電子譜帶系躍遷。3．2高溫氣體原子分子輻射吸收系數(shù) 在空氣控制溫度T（躍遷過(guò)程的激發(fā)溫度)下，大氣各組分的分子輻射機(jī)制(原子束縛一束縛躍遷、束縛一自由躍遷、離子自由一自由躍遷、分子的電子譜帶系躍遷)，能量狀態(tài)E改變到E39。氣體輻射的吸收和發(fā)射是大量的原子分子能級(jí)間躍遷的結(jié)果，其光譜特征包含在吸收系數(shù)和發(fā)射系數(shù)當(dāng)中。對(duì)于有s種組分的混合物總吸收系數(shù)，發(fā)射系數(shù)（體積發(fā)射源強(qiáng)度）分別為： () 式中，s代表某一組元；m代表某一輻射躍遷機(jī)理，包括原子束縛束縛躍遷，束縛自由躍遷，離子自由自由躍遷，分子的電子譜帶系躍遷。當(dāng)電子在中性原子場(chǎng)中飛行的時(shí)候，韌致過(guò)程有時(shí)也可能發(fā)生，與離子場(chǎng)不同，中性原子場(chǎng)隨著距離的增大而迅速減弱，因而為了產(chǎn)生光的發(fā)射和吸收過(guò)程，必須要求電子和原子非常緊密的靠近。在分子中，電子躍遷的同時(shí)還要發(fā)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的改變，可得到其帶狀譜。圖中eV，是氫原子的基態(tài)；為主量子數(shù)的兩個(gè)能級(jí)；對(duì)應(yīng)于不連續(xù)譜和連續(xù)譜之間的分界線(xiàn)；箭頭表示可能的躍遷類(lèi)型；Ⅰ表示束縛束縛躍遷；Ⅱ表示電子被質(zhì)子俘獲；Ⅲ表示原子電離；Ⅳ表示自由自由躍遷。衰減系數(shù)和路程的乘積叫做光學(xué)厚度，為無(wú)量綱量。這里，是玻爾茲曼常數(shù)。偏移量由方程給出 （） 本文僅考慮最大視線(xiàn)偏差角，它表示圖像位置的最大偏移量。若流場(chǎng)參數(shù)的精度可以隨網(wǎng)格分辨率提高而提高，則計(jì)算結(jié)果的精度也會(huì)提高。相同馬赫數(shù)條件下，隨著高度的增加，Strehl比減小的，說(shuō)明光波通過(guò)流場(chǎng)后所形成的像的最大強(qiáng)度在減弱；相同高度時(shí)，隨著流場(chǎng)馬赫數(shù)的增加，Strehl比減小。為了簡(jiǎn)化算法，引入瑞利判據(jù)：當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)的最大波像差(或者稱(chēng)光程差)小于1/4波長(zhǎng)時(shí)，其成像是完善的。圖 中，設(shè)網(wǎng)格單元(正方網(wǎng)格)大小為，節(jié)點(diǎn)11處對(duì)應(yīng)的溫度為，節(jié)點(diǎn)ij處溫度為。CFD的網(wǎng)格將整個(gè)流場(chǎng)劃分為個(gè)小的單元，我們對(duì)網(wǎng)格單元內(nèi)介質(zhì)做均勻并且各項(xiàng)同性的假設(shè)，每一個(gè)網(wǎng)格單元被作為一個(gè)具有獨(dú)立溫度分布的物體，傳輸過(guò)程中沒(méi)有反射，即不考慮能量的分散。這正是第2章提及的將流場(chǎng)看作是一個(gè)“相位物體”來(lái)研究傳輸過(guò)程的基本思想。幾何光學(xué)是波長(zhǎng)趨于無(wú)窮小的波動(dòng)光學(xué)的近似。其中，可表示為： （）式中，是輻射強(qiáng)度，它是空間位置r和方向Ω的函數(shù)；s是光線(xiàn)軌跡的弧長(zhǎng)；是在介質(zhì)溫度下的黑體輻射強(qiáng)度；n是介質(zhì)的折射率，它與空間的位置有關(guān)；和分別是介質(zhì)的吸收和散射系數(shù)；是從入射方向到出射方向的散射相函數(shù)。對(duì)熱輻射研究，無(wú)論是從分子熱運(yùn)動(dòng)的角度，還是通過(guò)求解氣體介質(zhì)輻射傳遞方程，目前集中于用譜帶模型結(jié)合統(tǒng)計(jì)的方法(蒙特卡洛)，計(jì)算量巨大，取得的結(jié)果仍依賴(lài)于樣本的數(shù)量，得不到精確的數(shù)值解。其研究結(jié)果表明了，飛行器的馬赫數(shù)對(duì)其紅外輻射特性有非常大的影響，在超音速飛行狀態(tài)下，氣動(dòng)加熱對(duì)紅外輻射特征的影響比亞音速的大，減小蒙皮表面輻射發(fā)射率可以降低它的紅外輻射強(qiáng)度，此種方法可為計(jì)算飛行器表面紅外輻射特性提供一定的參考。利用這些數(shù)學(xué)模型和仿真軟件可以對(duì)高速激波和高溫窗口產(chǎn)生的熱輻射噪聲進(jìn)行分析。聶宇宏等推導(dǎo)了描述非灰氣體輻射特性的灰氣體加權(quán)和模型(WSGGM)與離散坐標(biāo)法結(jié)合的公式。寬帶模型的計(jì)算結(jié)果和用于擬合的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，平均誤差在左右，最大誤差達(dá)50%到80%，是目前工程應(yīng)用的寬譜帶模型中最好的。最簡(jiǎn)單的寬譜帶模型是箱帶模型。很多資料中都把艾爾沙色(Elsasser)1938年首先提出的艾爾沙色模型看作是最簡(jiǎn)單的窄帶模型。同時(shí)原子，分子光譜理論計(jì)算方法也得到了深入的發(fā)展，成為近代工程氣體輻射計(jì)算的主要方法。雖然在氣動(dòng)光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用剛剛發(fā)展了幾十年，事實(shí)上，此類(lèi)問(wèn)題在工業(yè)上，在爐膛傳熱中技術(shù)領(lǐng)域中，20世紀(jì)20年代，氣體輻射就已經(jīng)引起了人們的重視。在統(tǒng)計(jì)理論基礎(chǔ)上建立了比較完善的氣動(dòng)光學(xué)研究的理論體系和實(shí)驗(yàn)方法。本文建立了物性分布高度不均勻高溫氣體介質(zhì)的熱輻射計(jì)算體系，可以為直接或間接需要此計(jì)算結(jié)果的工程軍事場(chǎng)合提供參考。 氣動(dòng)熱輻射效應(yīng)研究國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r 紅外成像探測(cè)己經(jīng)成為了精確定位的非常重要發(fā)展方向，因?yàn)橹吕浯翱诤蜌鈩?dòng)熱輻射效應(yīng)和校正技術(shù)是制約大氣層內(nèi)高速、超高速飛行器采用紅外成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)精確定位的關(guān)鍵問(wèn)題，所以高速飛行器應(yīng)用紅外末定位的一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題很早就引起人們關(guān)注，比如氣動(dòng)熱轉(zhuǎn)換以及輻射效應(yīng)與窗口材料熱應(yīng)力與變形、高速流場(chǎng)氣動(dòng)熱效應(yīng)[7]及光在隨機(jī)介質(zhì)中傳輸?shù)妊芯抗ぷ髅绹?guó)在五六十年代就有人開(kāi)始了研究，經(jīng)過(guò)了幾十年研究歷程，從美國(guó)空軍菲利普試驗(yàn)室、國(guó)家高能激波風(fēng)洞LENS試驗(yàn)室、麥道航空公司和Teledgne Brown工程公司等等研究機(jī)構(gòu)發(fā)表有關(guān)研究報(bào)告分析來(lái)看，美國(guó)國(guó)防研究部門(mén)進(jìn)行大量高速飛行器紅外成像末制導(dǎo)應(yīng)用技術(shù)理論分析與試驗(yàn)研究的工作，己經(jīng)掌握了相應(yīng)的核心的技術(shù)。1942年Hottel整理了自己與其他人十余年積累的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)表了二氧化碳和水蒸氣發(fā)射率的線(xiàn)算圖，稱(chēng)為Hottel線(xiàn)算圖。理論上說(shuō)，逐線(xiàn)積分法是目前最準(zhǔn)確的氣體輻射特性計(jì)算方法，可以作為其他方法的基準(zhǔn)。隨之學(xué)者們提出了統(tǒng)計(jì)譜帶模型，最簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)模型是均勻統(tǒng)計(jì)模型，該模型假定所有的光譜線(xiàn)具有相同的強(qiáng)度。1976年Edwards在統(tǒng)計(jì)窄譜帶模型的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的假設(shè)推導(dǎo)提出了指數(shù)寬帶模型，詳細(xì)的推導(dǎo)過(guò)程可參考Edwards關(guān)于氣體輻射的專(zhuān)著。總體模型有基于譜線(xiàn)的灰氣體加權(quán)和模型，假想氣體吸收分布函數(shù)模型(ADFFG)，全光譜k分布模型(FSk)等。Zhang發(fā)展了多尺度全譜帶比例k分布模型。 氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)研究國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀目前我國(guó)關(guān)于氣動(dòng)熱、熱輻射效應(yīng)問(wèn)題的研究工作發(fā)展迅猛，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院、華中科技大學(xué)等單位對(duì)高速激波和高溫窗口的氣動(dòng)熱輻射效應(yīng)進(jìn)行了研究。并應(yīng)用所建方法和計(jì)算程序數(shù)