1 长春理工大学 吉林省空间光电技术重点实验室,吉林 长春 130022
2 长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
针对传统机载红外探测潜艇热尾流的计算方法未考虑温度、密度分层海水等实际海况,难以精准分析潜艇热尾流红外探测性能的问题。文中基于有限元分析方法,结合海面红外辐射模型和大气传输模型,构建出尾迹从浮升扩散、大气衰减到传感器探测的全链路数理模型,并应用模型开展全尺寸潜艇模型的仿真,实现在温度、密度分层海水情况下对潜艇热尾流红外探测性能的精准分析。结果表明:海水温度、密度分层条件对于潜艇尾迹的仿真和反演精度至关重要,当其他条件都相同时,海水温度、密度分层与不分层仿真出了截然相反的结果,不分层条件下海面为热尾迹,而分层条件下海面却为冷尾迹,直接影响对潜艇热尾迹反演精度。相比于海水分层,不分层情况下潜艇的反演误差达到了238.2 m,水面的尾迹温差不但相差了0.152 K,还呈现出了冷尾迹的现象。文中的研究对机载红外设备发现潜艇航行尾流特性的高精度识别反演具有重要意义。
潜艇 温度分层 热尾流 红外探测 submarine temperature stratification thermal wake infrared detection 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220741
强激光与粒子束
2022, 34(8): 086001
南京理工大学能源与动力工程学院,江苏 南京 210094
采用FLUENT 中的VOF(Volume of Fluid Model)模型,对潜艇在海水有无温度梯度、有无螺旋桨转动和排放冷却水的情况下进行数值模拟,得到了潜艇在不同情况下冷却水的浮升规律,并分析了海面和其它截面的温度分布。计算结果表明:在温度均匀的海水中,潜艇静止悬浮比运动时热尾流浮升效果明显,且运动时螺旋桨的转动可加快热尾流的浮升;温度分层海水中,螺旋桨的转动作用可以把海水下层的冷水搅动翻滚至上层从而加剧了海面冷尾迹的形成。
潜艇 热尾流 温度分层 温度均匀 温度特性 submarine thermal wake temperature stratification uniform temperature temperature characteristics
1 中国人民解放军91336部队, 河北 秦皇岛 066326
2 海军工程大学兵器工程系, 湖北 武汉 430033
3 海军工程大学动力工程学院, 湖北 武汉 430033
在海面行驶时,舰船后面会形成一条清晰可辨且持续时间很长的尾流区, 其长度可达数千米。利用红外成像技术进行尾流探测已成为世界上各大** 强国重点发展的一项**侦察技术。首先,从空间分辨率和温度分辨率两方面考虑,推导出了舰 船尾流的红外探测条件。然后基于红外测温原理,推导出了海水非温度分层条件下舰船尾 流与周边海水之间的等效温差的表达式。最后,以阀值信噪比和目标等效条带数为基础,得出了 舰船尾流的红外探测概率。研究结果表明,在海水非温度分层条件下,只有当探测天顶角较大时, 才能以一定概率探测到尾流;而且随着天顶角的增大,探测概率逐渐提高。
红外探测 非温度分层 舰船尾流 探测概率 infrared detection non temperature stratification ship wake detection probability
海军工程大学船舶与动力学院,湖北 武汉 430033
温度分层海洋中水下航行体引起水面特征参数的变化规律是发展红外反潜技术的关键课题。基于有限体积法的FLUENT 软件,在具有垂直温度分层的海水中,对排放热水的水下航行体热尾流的浮升过程及其与自由表面的相互作用进行了数值模拟,获得了水下航行体引起的自由表面的温度、密度、速度等特征参数的变化规律,并对温度变化规律进行了实验验证,可为水下航行体的探测提供一定的理论基础。
温度分层 水下航行体 热尾流 水面特征 temperature stratification going body underwater thermal wake surface features