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题名稀薄环境下发动机高空羽流流动与辐射特征
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作者
包醒东
郑学合
田源
王振华
王思慧
肖志河
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机构
北京环境特性研究所散射辐射全国重点实验室
中国航天科工防御技术研究院
北京电子工程总体研究所
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出处
《红外与激光工程》
CSCD
北大核心
2024年第12期31-42,共12页
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文摘
高空羽流指发动机在稀薄环境工作时产生的燃气射流迅速膨胀扩散流动状态。急剧膨胀的羽流产生的红外信号被广泛应用于空间目标的探测、跟踪和识别。建立了直接模拟蒙特卡洛方法结合带滑移修正的计算流体力学方法,研究了从喷管内部到出口以至近场、远场的高空羽流场,在此基础上,采用佛奥特线型描述稀薄气体展宽,结合逐线积分法和视在光线法计算得到了超窄谱的高空羽流红外辐射特性,利用理论模型和实验数据,综合校验了高空羽流流动与辐射模型的有效性。研究结果表明:高空羽流辐射能量主要集中于喷口附近以及激波层内,沿着射流轴线方向及越过分离波线后,亮度呈指数下降,整体上高空羽流流场与亮度场具有相似性,羽流场分布类似羽毛状,光谱的发射和吸收集中在谱线中心区,表现为谱线较分立,亮度场呈现月牙状;发动机射流总压增大会显著扩大分离波线和羽流辐射亮度,而发动机射流总温增大对其分离波线不产生影响,但会极大提升其羽流辐射亮度;自由来流密度或速度增大,会显著压缩羽流膨胀边界,但对辐射强度影响较小;利用推力及其自由来流速度、密度无量纲化表征后,其分离流线具有非常好的一致性,发动机射流总压、总温对高空羽流辐射影响显著,而自由来流变化对其影响较小。
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关键词
高空羽流
飞行状态
流动特征
辐射特征
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Keywords
high-altitude plume
flight conditions
flow characteristics
radiation characteristics
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分类号
V211.3
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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