留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

一种火箭尾焰区域确定方法

刘尊洋 孙晓泉 邵立 汪亚夫

刘尊洋, 孙晓泉, 邵立, 汪亚夫. 一种火箭尾焰区域确定方法[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(3): 754-761.
引用本文: 刘尊洋, 孙晓泉, 邵立, 汪亚夫. 一种火箭尾焰区域确定方法[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(3): 754-761.
Liu Zunyang, Sun Xiaoquan, Shao Li, Wang Yafu. A method to determine the domain of a rocket exhaust plume[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(3): 754-761.
Citation: Liu Zunyang, Sun Xiaoquan, Shao Li, Wang Yafu. A method to determine the domain of a rocket exhaust plume[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(3): 754-761.

一种火箭尾焰区域确定方法

基金项目: 

国家重点实验室基金(10J006)

详细信息
    作者简介:

    刘尊洋(1984-),男,博士生,主要从事目标的红外辐射特性方面的研究。Email:liukp2003@163.com;孙晓泉(1962-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事光学技术方面的研究。Email:sunxq@ustc.com

    刘尊洋(1984-),男,博士生,主要从事目标的红外辐射特性方面的研究。Email:liukp2003@163.com;孙晓泉(1962-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事光学技术方面的研究。Email:sunxq@ustc.com

  • 中图分类号: TN21

A method to determine the domain of a rocket exhaust plume

  • 摘要: 为了准确、高效地计算火箭尾焰的红外辐射特性,提出了一种确定火箭尾焰区域的方法。作为基础工作,分别使用FLUENT 和有限体积法(FVM)完成尾焰流场和红外辐射的计算。分析了可能用来区分尾焰和周围大气的变量,如温度和组分含量等,并选择CO 的质量分数作为阈值变量。即,在选定阈值后,计算尾焰红外辐射时仅考虑CO 质量分数大于阈值的区域,忽略小于阈值其区域对整体辐射的影响。分别研究了尾焰尺寸、计算时间和辐射强度随阈值的变化规律,结果表明,随着阈值的减小,尾焰尺寸和计算时间迅速单调增加,尾焰的红外辐射强度不断波动,且波动幅度逐渐变小,最终趋于平稳。另外,算例表明,选择CO 质量分数为0.000 5 作为阈值可以确定一个比较合理的尾焰计算区域。
  • [1] Nelson H F. Infrared radiation signature of tactical rocket exhausts [C]//St. Louis, Missouri: AIAA,AIAA/ASME 3rd Joint Thermophysics, Fluids, Plasma and Heat Transfer Conference, 1985: AIAA-82-0913.
    [2]
    [3]
    [4] Rochelle W C. Review of thermal radiation from liquid and solid propellant rocket exhausts [R]. Huntsville: Marshall Space Flight Center, 1967: NASA TM X-53579.
    [5]
    [6] Devir A, Lessin A, Lev M, et al. Comparison of calculated and measured radiation from a rocket motor plume [C]// Reno, Nevada: AIAA,39th AIAA Aerospace Sciences Meeting Exhibit, 2001: 2001-0358.
    [7]
    [8] Duval R, Soufiani A, Taine J. Coupled radiation and turbulent multiphase flow in an aluminised solid propellant rocket engine [J]. Journal of Quantitative Spectroscopy Radiative Transfer, 2004, 84: 513-526.
    [9]
    [10] Jiang Yi, Fu Debin. Numerical simulation for non equilibrium chemically reacting fluid field of the solid rocket motor exhaust plume [J]. Journal of Astronautics, 2008, 29 (2): 615-620.
    [11]
    [12] Wang W, Wei Z, Zhang Q, et al. Study on infrared signature of solid rocket motor afterburning exhaust plume [C]// Nashville, TN: 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference Exhibit, 2010: AIAA 2010-6847.
    [13] Wang W, Wei Z, Zhang Q, et al. Infrared radiation signature of exhaust plume from solid propellants of different energy characteristics[C]//San Diego, California: 47th AIAA/ASME/ SAE/ASEE Joint Propulsion Conference Exhibit, 2011: AIAA 2011-6140.
    [14]
    [15] Reardon J E, Lee Y C. A computer program for thermal radiation from gaseous rocket exhuast plumes(GASRAD)[R]. NASA-CR-161496, 1980:NASA-CR-161496.
    [16]
    [17]
    [18] Ludwig C B, Malkmus W, Walker J. The standardized infrared radiation mode[C], 1981: AIAA-81-1051.
    [19] Markarian P, Kosson R. Standardized Infrared Radiation Model (SIRRM-II) [R]. NY: Grumman Aerospace Corp, 1988: AFAL-87-098.
    [20]
    [21] Surzhikov S T. Monte Carlo Simulation of Plumes Spectral Emission [R]. Institute for Problems in Mechanics Russian Academy of Sciences(IPMech RAS), 2006:
    [22]
    [23] Shuai Y, Dong S K, Tan H P. Simulation of the infrared radiation characteristics of high-temperature exhaust plume including particles using the backward Monte Carlo method[J]. Journal of Quantitative Spectroscopy Radiative Transfer, 2005, 95: 231-240.
    [24]
    [25]
    [26] Shuai Yong, Dong Shikui, Liu Linhua. Simulation of infrared radiation characteristics of high temperature free-stream flow including particles by using backward Monte Carlo method[J]. Journal of Infrared and Millimeter Waves, 2005, 24(2): 100-104.
    [27]
    [28] Shuai Yong, Dong Shikui, Tan Heping. Numerical simulation for infrared radiation characteristics of exhaust plume at 2.7 m [J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2005, 26(4): 402-405.
    [29]
    [30] Cai G, Zhu D, Zhang X. Numerical simulation of the infrared radiative signatures of liquid and solid rocket plumes[J]. Aerospace Science and Technology, 2007(11): 473-480.
    [31] Fan Shiwei, Zang Xiaoying, Zhu Dingqiang, et al. Calculation of the infrared characteristics of the solid rocket plume with FVM method[J]. Journal of Astronautics, 2005, 26(6): 794-797.
    [32]
    [33]
    [34] Coelho P J. Fundamentals of a new method for the solution of the radiative transfer equation[J]. International Journal of Thermal Sciences, 2005, 44: 809-821.
    [35]
    [36] Zhang Xiaoying, Zhu Dingqiang, Cai Guobiao. Study the infrared characteristics of the solid rocket plume with DOM method and the influence of altitude [J]. Journal of Astronautics, 2007, 28(3): 702-706.
    [37] Dong Shikui, Yu Jianguo, Li Donghui. Numerical modeling of infrared radiation properties of exhaust plume by the Discrete Ordinates Method in body-fitted coordinates [J]. Journal of University of Shanghai for Science and Technology, 2003, 25(2): 159-163.
    [38]
    [39]
    [40] Edwards D K, Babikian D S. Radiation from a nongray scattering, emitting, and absorbing solid rocket motor plume[J]. J Thermophysics, 1990, 4(4): 446-453.
    [41] Surzhikov S T. Three-dimensional model of the spectral emissivity of light-scattering exhaust plumes [J]. High Temperature, 2004, 42(5): 763-775.
    [42]
    [43] Hao Jinbo, Dong Shikui, Tan Heping. Numerical simulation of infrared radiation properties of solid rocket engine exhaust plume[J]. Journal of Infrared and Millimeter Waves, 2003, 22(4): 246-250.
    [44]
    [45] Nie Wansheng, Yang Junhui, He Haosheng, et al. The IR radiation characteristic of exhaust plume of the liquid rocket engine [J]. Journal of National University of Defense Technology, 2005, 27(5): 91-94.
    [46]
    [47]
    [48] Feng S, Nie W, Xie Q, et al. Numerical simulation of flow field and radiation of an aluminized solid-opellant rocket multiphase exhaust plume [C]//Miami, FL: 39th AIAA Thermophysics Conference, 2007: AIAA 2007-4415.
    [49]
    [50] Dong Shikui, Tan Heping, Yu Qizheng, et al. Infrared radiative spectral band-model parameters for water vapor in the 300- 3000 K temperature range [J]. Journal of Engineering for Thermal Energy and Power, 2001, 16(1): 33-38.
    [51] Dong Shikui, Yu Qizheng, Tan Heping, et al. Narrow band model parameters of high temperature radiation for carbon dioxide of combustion products [J]. Journal of Aerospace Power, 2001, 16(4): 355-359.
    [52]
    [53] Siegel R, Howell R J. Thermal Radiation Heat Transfer [M]. Washington D C: Hemisphere and McGraw-Hill, 1981.
    [54]
    [55]
    [56] Nelson H F. Influence of participates on infrared emission from tactical rocket exhausts [J]. J Spacecraft, 1984, 21(5): 425-432.
    [57]
    [58] Simmons F S. Rocket Exhaust Plume Phenomenology [M]. EI Segundo: CA: The Aerospace Press and American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2000.
    [59] Zhang Guangming, Sun Shengli, Zhang Wei, et al. Model and application of image plane illumination for the space- based infrared detecting of boost-phase missile [J]. Journal of Infrared and Millimeter Waves, 2007, 26(6): 425-428.
  • [1] 刘浩, 刘栋, 毛宏霞, 肖志河.  卫星观测火箭尾喷焰红外动态场景生成研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(7): 20200519-1-20200519-10. doi: 10.3788/IRLA20200519
    [2] 曹飞飞, 吉洪湖, 于明飞, 吴开军.  低发射率材料涂敷区域对排气系统壁温和红外特性的影响 . 红外与激光工程, 2020, 49(10): 20190131-1-20190131-9. doi: 10.3788/IRLA20190131
    [3] 安晓峰, 李艳秋, 马海钰, 桑爱军.  Hadamard编码调制关联成像的阈值处理研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1041002-1041002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1041002
    [4] 李霞, 刘建国, 王俊, 刘兴润.  固体火箭发动机喷焰复燃及其对红外辐射的影响 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 904003-0904003(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0904003
    [5] 李永倩, 李晓娟, 安琪, 张立欣.  一种利用布里渊谱宽确定光纤SBS阈值的新方法 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 222001-0222001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0222001
    [6] 王大锐, 张楠.  基于红外技术的液体火箭发动机尾焰流场测量研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 204003-0204003(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0204003
    [7] 徐均琪, 苏俊宏, 葛锦蔓, 基玛 格拉索夫.  光学薄膜激光损伤阈值测量不确定度 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 806007-0806007(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0806007
    [8] 黄章斌, 李晓霞, 郭宇翔, 马德跃, 赵亮.  长航时UAV蒙皮红外辐射强度的工程计算 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 304001-0304001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0304001
    [9] 梁生, 刘腾飞, 盛新志, 娄淑琴, 张克.  基于空间域差分的φ-OTDR光纤分布式扰动传感器定位方法研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 622005-0622005(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0622005
    [10] 王鹏, 娄淑琴, 梁生, 张颜.  选择性平均的φ-OTDR分布式光纤扰动传感系统阈值算法 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 322003-0322003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0322003
    [11] 陈金忠, 王敬, 李旭, 滕枫.  样品温度对激光诱导等离子体辐射强度的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3223-3228.
    [12] 赵丽娟, 李永倩, 徐志钮.  多模光纤布里渊散射谱及阈值理论计算 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 93-98.
    [13] 袁纵横, 李树, 叶松, 熊伟, 王新强, 汪杰君.  火箭尾焰的空间外差光谱探测可行性分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2867-2873.
    [14] 舒锐, 周彦平, 卢春莲.  基于多光谱辐射特性差异的最佳探测波段的确定方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2505-2512.
    [15] 刘松林, 牛照东, 陈曾平.  交叉熵约束的红外图像最小错误阈值分割 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 979-984.
    [16] 莫春红, 刘波, 丁璐, 陈二瑞, 郭高.  一种梯度阈值自动调焦算法 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 323-327.
    [17] 肖龙龙, 唐少阳, 刘昆, 韩大鹏.  内编队重力场卫星相对位置确定的红外测量系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 579-583.
    [18] 路远, 冯云松, 凌永顺, 乔亚.  飞行器尾焰红外辐射及其被动测距 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1660-1664.
    [19] 许爱华, 汪中贤, 于坚, 张正武, 卓家靖, 史建军, 赵京山.  高空高速无人机尾焰红外辐射特性计算研究 . 红外与激光工程, 2012, 41(7): 1700-1776.
    [20] 褚宏伟, 许小剑.  火箭尾喷焰红外辐射特性的理论计算 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 10-14.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  210
  • HTML全文浏览量:  21
  • PDF下载量:  169
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-07-12
  • 修回日期:  2013-08-10
  • 刊出日期:  2014-03-25

一种火箭尾焰区域确定方法

    作者简介:

    刘尊洋(1984-),男,博士生,主要从事目标的红外辐射特性方面的研究。Email:liukp2003@163.com;孙晓泉(1962-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事光学技术方面的研究。Email:sunxq@ustc.com

    刘尊洋(1984-),男,博士生,主要从事目标的红外辐射特性方面的研究。Email:liukp2003@163.com;孙晓泉(1962-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事光学技术方面的研究。Email:sunxq@ustc.com

基金项目:

国家重点实验室基金(10J006)

  • 中图分类号: TN21

摘要: 为了准确、高效地计算火箭尾焰的红外辐射特性,提出了一种确定火箭尾焰区域的方法。作为基础工作,分别使用FLUENT 和有限体积法(FVM)完成尾焰流场和红外辐射的计算。分析了可能用来区分尾焰和周围大气的变量,如温度和组分含量等,并选择CO 的质量分数作为阈值变量。即,在选定阈值后,计算尾焰红外辐射时仅考虑CO 质量分数大于阈值的区域,忽略小于阈值其区域对整体辐射的影响。分别研究了尾焰尺寸、计算时间和辐射强度随阈值的变化规律,结果表明,随着阈值的减小,尾焰尺寸和计算时间迅速单调增加,尾焰的红外辐射强度不断波动,且波动幅度逐渐变小,最终趋于平稳。另外,算例表明,选择CO 质量分数为0.000 5 作为阈值可以确定一个比较合理的尾焰计算区域。

English Abstract

参考文献 (59)

目录

    /

    返回文章
    返回