基于多物理场耦合的红外诱饵弹动态辐射特性计算方法技术

本发明专利技术提供了一种基于多物理场耦合的红外诱饵弹动态辐射特性计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立红外诱饵弹的几何模型；步骤二、根据几何模型进行网格划分；步骤三、计算红外诱饵弹投放过程中的温度场分布；步骤四、根据步骤三得到的温度场分布计算红外诱饵弹投放过程中的辐射亮度分布；步骤五，完成计算。本发明专利技术能够计算出红外诱饵弹在投放过程中的红外辐射亮度，提升红外制导系统的抗干扰性能。

Calculation method for dynamic radiation characteristics of infrared decoy based on multi physical field coupling

This invention provides a method of calculating the dynamic radiation characteristics of infrared decoy based on multi physical field coupling, which includes the following steps: Step 1, establishing the geometric model of the infrared decoy; step two, dividing the grid according to the geometric model; step three, calculating the temperature in the launching process of the infrared decoy. The field distribution; step four, according to the temperature field distribution obtained in step three, calculates the radiance distribution in the process of launching the infrared decoy bomb; and five, completes the calculation. The invention can calculate the infrared radiation brightness of the infrared decoy during the launching process and enhance the anti-jamming performance of the infrared guidance system.

【技术实现步骤摘要】
基于多物理场耦合的红外诱饵弹动态辐射特性计算方法
本专利技术涉及一种计算方法，特别是涉及一种基于多物理场耦合的红外诱饵弹动态辐射特性计算方法。
技术介绍
红外导弹制导控制系统是一个十分复杂的系统，而抗干扰性能是红外制导导弹的关键技术指标之一，如何对红外制导系统的抗干扰性能进行评定，是目前红外制导导弹面临的最严峻的问题。抗干扰仿真技术为该问题提供了一种有效的技术手段。建立红外制导抗干扰半实物仿真系统，可以有效地对红外制导导弹的抗干扰性能作出评定。随着光电干扰技术的迅猛发展，威胁目标的干扰能力正在大幅度提升，战场环境也变得日益复杂。为了提升红外制导系统在复杂光电干扰环境中的生存能力，必须开展红外制导系统抗干扰半实物仿真技术的研究。如何在实验室内模拟出较为逼真的复杂光电干扰环境是目前红外制导系统抗干扰半实物仿真所面临的最严峻的问题之一。所以，研究红外诱饵弹的建模技术对开展红外制导系统抗干扰半实物仿真试验，提升红外制导系统的抗干扰性能有十分重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于多物理场耦合的红外诱饵弹动态辐射特性计算方法，其能够计算出红外诱饵弹在投放过程中的红外辐射亮度，提升红外制导系统的抗干扰性能。根据本专利技术的一个方面，提供一种基于多物理场耦合的红外诱饵弹动态辐射特性计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立红外诱饵弹的几何模型；步骤二、根据几何模型进行网格划分；步骤三、计算红外诱饵弹投放过程中的温度场分布；步骤四、根据步骤三得到的温度场分布计算红外诱饵弹投放过程中的辐射亮度分布；步骤五，完成计算。优选地，所述步骤一中，红外诱饵弹的几何模型的几何特征是根据诱饵弹的外形结构特点得到，不同的红外诱饵弹几的何模型的外形结构会有所不同，根据不同的外形结构建立相应的几何模型，可为后续的成像建模提供更为精准的形状信息。优选地，所述步骤二中，投放后的红外诱饵弹被假设为是一个球体，建立六面体网格模型，将几何体表面按六面体网格进行划分，以便计算红外诱饵在投放过程中其表面的温度分布。优选地，所述步骤三中，红外诱饵弹在投放出去后进行燃烧，其燃烧特性是红外诱饵弹表面温度分布的一个重要来源；此外，红外诱饵弹在投放出去后具有一定的飞行速度，在飞行过程中，由于周围空气温度较低，药柱燃烧温度较高，在药柱表面形成热交换；该因素也会影响诱饵弹的温度分布，在计算温度分布时，既要考虑燃烧时的温度也要考虑热交换对温度分布的影响，可为后续的成像建模提供更为精准的温度分布信息。优选地，所述步骤三包括以下步骤：步骤十、燃烧特性计算；步骤十一、建立诱饵弹飞行时周围的大气的流动模型；步骤十二、气动传热计算；步骤十三、设置边界条件；步骤十四、诱饵弹飞行时温度场分析，为后续诱饵弹的辐射特性计算提供基础数据。优选地，所述步骤十三包括步骤二十、设定流入边界；步骤二十一，设定诱饵弹表面边界，有利于计算诱饵弹与其周围空气产生的热交换。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术能够综合考虑了红外诱饵弹的运动特性和空气阻力等因素，利用诱饵弹的药剂成分，用数学的方法建模生成红外诱饵弹的二维辐射亮度图像，用于成像导引头的抗干扰仿真试验。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术基于多物理场耦合的红外诱饵弹动态辐射特性计算方法包括以下步骤：步骤一、建立红外诱饵弹的几何模型；红外诱饵弹的几何模型的几何特征是根据诱饵弹的外形结构特点得到，不同的红外诱饵弹几的何模型的外形结构会有所不同，如球形、圆柱形等，根据不同的外形结构建立相应的几何模型；步骤二、根据几何模型进行网格划分；投放后的红外诱饵弹被假设为是一个球体，建立六面体网格模型，将几何体表面按六面体网格进行划分；步骤三、计算红外诱饵弹投放过程中的温度场分布；红外诱饵弹在投放出去后进行燃烧，其燃烧特性是红外诱饵弹表面温度分布的一个重要来源；此外，红外诱饵弹在投放出去后具有一定的飞行速度，在飞行过程中，由于周围空气温度较低，药柱燃烧温度较高，在药柱表面形成热交换；该因素也会影响诱饵弹的温度分布，在计算温度分布时，既要考虑燃烧时的温度也要考虑热交换对温度分布的影响；步骤四、根据步骤三得到的温度场分布计算红外诱饵弹投放过程中的辐射亮度分布；已知区域表面某一面元的温度场后，将其表面看作是朗伯辐射面，则辐射亮度与观察角无关，根据普朗克公式求出黑体的光谱辐出度，再积分求出任意波段内的该面元的辐射亮度如下式(11)所示，其中，d为积分符号，ε为发射率、λ为光波波长其中，Mλ为黑体的光谱辐出度，如下式(12)所示，公式12是用来计算光谱辐出度其中，T代表温度，ε为发射率，h为普朗克常数，c为光速，k为波尔兹曼常数，λ为光波波长；步骤五，完成计算。所述步骤三包括以下步骤：步骤十、燃烧特性计算；红外诱饵弹的红外辐射特性是依靠药剂的燃烧而获得的，其药剂的配方对红外诱饵弹的燃烧特性有较大影响；参考国内外关于红外诱饵弹的药剂设计及配方研究等相关类型的文献可知，红外诱饵弹的药剂成分较为复杂，主要包括了氧化剂、可燃剂、粘合剂和功能添加剂，各种药剂的品种较多，有镁、聚四氟乙烯、三氧化二铁等，建立药剂燃烧的化学反应方程进行数学建模，得到红外诱饵弹的表面温度tw；步骤十一、建立诱饵弹飞行时周围的大气的流动模型；诱饵弹在投放后，其周围大气气体流动速度较低远小于声速，流动过程中密度没有明显变化，可作如下假设：气体为牛顿流体，可采用不可压缩流体和层流模型，则大气气体的流动模型如下式(1)和下式(2)所示：其中，t为时间，ρ为气体密度(kg/m3)，为速度矢量(m/s)，p为气体压力(Pa)，F为重力(N/m3)，μ为动力粘滞度(Pa·s)；步骤十二、气动传热计算；由对流牛顿冷却公式，诱饵弹表面单位面积气动传热量q可以表示如下式(3)所示，q＝h(tf-tw)......(3)其中，tw为表面温度，tf为恢复温度，h为表面传热系数，表面传热系数h的大小与换热过程中的许多因素有关，不仅取决于流体物性(λ,μ,ρ,cp)以及换热表面形状，大小和布置，而且还与流速有密切的关系；若没有气动传热，则恢复温度等于表面温度；当热辐射和热传导损失可以忽略时，传热率可看作表面的焓增加速率如下式(4)所示，其中，ρw为换热表面材料密度，Cpw为热容量；如果气动流场有速度变化，就有h和tf的变化，则如下式(5)所示；步骤十三、设置边界条件；步骤十四、诱饵弹飞行时温度场分析；诱饵弹在投放出去后，在空气中燃烧速率较高，邻近区域温差较大，可认为红外诱饵弹在飞行过程中对其周围气体的加热主要是通过热交换的方式进行，其流动和传热耦合的能量方程如下式(6)所示：其中，Cp为比热容(J/(kg·K))，k为热传导率(W/(m·K))，Q为热源(W/m3)，为瞬态项，为对流换热散度项，为导热热流散度项，Q为热源项本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多物理场耦合的红外诱饵弹动态辐射特性计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立红外诱饵弹的几何模型；步骤二、根据几何模型进行网格划分；步骤三、计算红外诱饵弹投放过程中的温度场分布；步骤四、根据步骤三得到的温度场分布计算红外诱饵弹投放过程中的辐射亮度分布；步骤五，完成计算。

【技术特征摘要】
1.一种基于多物理场耦合的红外诱饵弹动态辐射特性计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立红外诱饵弹的几何模型；步骤二、根据几何模型进行网格划分；步骤三、计算红外诱饵弹投放过程中的温度场分布；步骤四、根据步骤三得到的温度场分布计算红外诱饵弹投放过程中的辐射亮度分布；步骤五，完成计算。2.根据权利要求1所述的基于多物理场耦合的红外诱饵弹动态辐射特性计算方法，其特征在于，所述步骤一中，红外诱饵弹的几何模型的几何特征是根据诱饵弹的外形结构特点得到，不同的红外诱饵弹几的何模型的外形结构会有所不同，根据不同的外形结构建立相应的几何模型。3.根据权利要求1所述的基于多物理场耦合的红外诱饵弹动态辐射特性计算方法，其特征在于，所述步骤二中，投放后的红外诱饵弹被假设为是一个球体，建立六面体网格模型，将几何体表面按六面体网格进行划分。4.根据权利要求1所述的基于多物理场耦合的红外诱...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凡，耿旭，田义，杨扬，李奇，李艳红，
申请(专利权)人：上海机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31