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《基于BRDF的排氣系統(tǒng)紅外輻射特征計(jì)算研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、航空學(xué)報(bào)ActaAeronauticaefAstronautiCaSinicaJul252012V01．33No71227—1235ISSN1000—6893CN11-1929／Vhttp：／／hkxb．buaaeduCnhkxb@buaaedu．cn文章編號(hào)：10006893(2012)071227—09基于BRDF的排氣系統(tǒng)紅外輻射特征計(jì)算研究黃偉1’2，吉洪湖1’*1．南京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院，江蘇南京2]00162．徐州空軍學(xué)院航空四站系，江蘇徐ti、I22i000摘要：為了提高渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)排
2、氣系統(tǒng)紅外輻射強(qiáng)度的計(jì)算精度，研究了壁面反射特性對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。紅外輻射特征的計(jì)算采用反向蒙特卡羅(RMC)法，壁面反射采用雙向反射分布函數(shù)(BRDF)和漫反射兩種模型，并將計(jì)算得到的紅外輻射強(qiáng)度與模型試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。通過研究BRDF模型參數(shù)的變化對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響確定了所采用模型中參數(shù)的取值。結(jié)果表明：壁面反射采用BRDF模型是提高紅外輻射計(jì)算精度的有效途徑。對(duì)于本文的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，采用BRDF模型后，明顯減小了以低發(fā)射高反射部件輻射為主的方向上紅外輻射強(qiáng)度的計(jì)算誤差。關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)；排氣系統(tǒng)；
3、紅外輻射；反向蒙特卡羅法；雙向反射分布函數(shù)中圖分類號(hào)：V231．1；0343．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)(指末級(jí)低壓渦輪出口截面下游所有固體部件)和尾流是飛行器在3～5p．m波段的主要紅外輻射源，對(duì)其進(jìn)行精確模擬是掌握飛行器紅外輻射特征和進(jìn)行紅外抑制研究的重要基礎(chǔ)。準(zhǔn)確計(jì)算排氣系統(tǒng)紅外輻射特征的關(guān)鍵因素之一就是合理地描述腔體表面的反射特性。材料表面的實(shí)際反射特性取決于材料的表面狀態(tài)、人射輻射的方向和波長等因素。根據(jù)表面粗糙度口和入射輻射波長A的比值可把表面狀態(tài)分為粗糙表面和光滑表面，當(dāng)o／A》1時(shí)，可
4、認(rèn)為該表面是粗糙的；當(dāng)盯A《1時(shí)，則可認(rèn)為該表面是光滑的。為簡(jiǎn)單起見，現(xiàn)有的計(jì)算排氣系統(tǒng)紅外輻射特征的模型和方法一。7。中大多采用漫反射模型來計(jì)算壁面的反射輻射。例如羅明東等[41和黃偉等¨]采用漫反射模型計(jì)算了帶收斂噴管的排氣系統(tǒng)模型的紅外輻射特征，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合得較好。這是由于該模型的表面是通過車削加工得到的，表面粗糙度的輪廓算術(shù)平均偏差值約為3．2～6．3／zm，同時(shí)模型表面還受到高溫燃?xì)獾难趸饔?，粗糙度進(jìn)一步增加，按本文的定義這些模型的表面屬于粗糙表面，所以對(duì)這種表面而言，漫反射假設(shè)是合
5、理的。而采用相同的方法計(jì)算帶有光滑表面的加力筒體結(jié)構(gòu)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)模型的紅外輻射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在加力簡(jiǎn)體部件輻射為主的方向上的計(jì)算誤差超過了20％，表明簡(jiǎn)單的漫反射假設(shè)已不能滿足這種情況下的紅外輻射特征計(jì)算精度的要求。描述壁面反射特性最成功的方法是Nicode—roLlS[8]于1965年提出的雙向反射分布函數(shù)(BRDF)模型，漫反射模型是BRDF模型的一個(gè)特例。此概念早先用于光學(xué)，而后在多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，如計(jì)算機(jī)圖形學(xué)[9。1?、涂層開發(fā)及收稿日期：201I-09—27；退修日期：2011—11．
6、25；錄用日期：2012-01—20：網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2012．02一0717：IB網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／111929．V．20120207．1718．003html*通訊作者．Tel，：025—84893216E·mail：ihhpe@nuaa．edu．Cn警l瑯籀武iHuangW，JiHH．ComputationalinvestigationofinfraredradiationcharacteristicsofexhaustsystembasedOn8RDFAct
7、aAero—nauticaetAstronauticaSinica．2012．33(7)：1227—12357黃偉。吉洪潮?；贐RDF的排氣系統(tǒng)紅鈴輻射特征計(jì)算研究航空學(xué)攝，2812，33(7)：1227一
8、235，航空學(xué)報(bào)目標(biāo)特征計(jì)算[11。131等。目前，BRDF模型在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)紅外特征計(jì)算方面的相關(guān)報(bào)道還很少。本文以一個(gè)帶有簡(jiǎn)化為光滑表面的加力筒體的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)模型為研究對(duì)象，通過與試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果以及壁面反射采用漫反射模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，研究了壁面反射采用BRDF模型對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，并初步確
9、定了所采用的BRDF模型參數(shù)的取值。1物理模型與工作狀況1．1物理模型圖1給出了渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)模擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，由外涵、?nèi)涵、渦輪模擬器(SimulativeTur—bineBlade)、支板(Strut，共6個(gè)，延伸到外涵外壁，起支撐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的作用)、分界面(DividedDuct)、中心錐(Cone)、火焰穩(wěn)定器(FlameHold—ez-，8個(gè)徑向)、加力簡(jiǎn)體(Afterburner)和收擴(kuò)噴管(Convergent—d
