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稀薄环境下高空羽流流动与超窄谱红外辐射特性数值研究

包醒东 余西龙 吴杰 毛宏霞 王振华 肖志河

包醒东, 余西龙, 吴杰, 毛宏霞, 王振华, 肖志河. 稀薄环境下高空羽流流动与超窄谱红外辐射特性数值研究[J]. 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20200159. doi: 10.3788/IRLA20200159
引用本文: 包醒东, 余西龙, 吴杰, 毛宏霞, 王振华, 肖志河. 稀薄环境下高空羽流流动与超窄谱红外辐射特性数值研究[J]. 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20200159. doi: 10.3788/IRLA20200159
Bao Xingdong, Yu Xilong, Wu Jie, Mao Hongxia, Wang Zhenhua, Xiao Zhihe. Numerical study of flow and ultra narrow spectrum infrared radiation characteristics of high-altitude plume under thin atmosphere[J]. Infrared and Laser Engineering, 2020, 49(S1): 20200159. doi: 10.3788/IRLA20200159
Citation: Bao Xingdong, Yu Xilong, Wu Jie, Mao Hongxia, Wang Zhenhua, Xiao Zhihe. Numerical study of flow and ultra narrow spectrum infrared radiation characteristics of high-altitude plume under thin atmosphere[J]. Infrared and Laser Engineering, 2020, 49(S1): 20200159. doi: 10.3788/IRLA20200159

稀薄环境下高空羽流流动与超窄谱红外辐射特性数值研究

doi: 10.3788/IRLA20200159
基金项目: 

国家自然科学基金(11872368)

详细信息
    作者简介:

    包醒东(1987-),男,高级工程师,博士,主要从事稀薄气体流动与辐射等方面的研究。Email:675142219@qq.com

  • 中图分类号: V211.3

Numerical study of flow and ultra narrow spectrum infrared radiation characteristics of high-altitude plume under thin atmosphere

  • 摘要: 采用直接模拟蒙特卡洛方法描述有限个仿真分子的运动、碰撞以及传能效应,计算得到高空羽流非平衡流场特性,利用统计平均方法获取羽流场的宏观参数,并采用佛奥特线型函数描述稀薄气体的展宽,逐线积分得到气体超窄谱红外辐射特性参数,结合反向蒙特卡洛方法计算高空羽流辐射传输方程,利用理论和实验数据验证流动与辐射计算模型的适用性,在此基础上,以某小推力发动机为对象,研究了其流动与超窄谱的红外辐射特性。研究结果表明:高空羽流场由于急剧膨胀,导致密度快速下降,进而产生明显非平衡效应;燃气组分受速度惯性影响,不同分子量的组分会有扩散分离效应;燃气组分谱线细而窄,以多普勒展宽为主,辐射峰值往中波平移,且4.7 μm的CO及6.5 μm的H2O发射带辐射能量占有更大份额;辐射亮度轴向分布集中在二倍喷管直径距离内,辐射亮度径向分布集中于分离波线以内的激波区内及内流区,其他区域成指数衰减。
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-04
  • 修回日期:  2020-04-07
  • 刊出日期:  2020-09-22

稀薄环境下高空羽流流动与超窄谱红外辐射特性数值研究

doi: 10.3788/IRLA20200159
    作者简介:

    包醒东(1987-),男,高级工程师,博士,主要从事稀薄气体流动与辐射等方面的研究。Email:675142219@qq.com

基金项目:

国家自然科学基金(11872368)

  • 中图分类号: V211.3

摘要: 采用直接模拟蒙特卡洛方法描述有限个仿真分子的运动、碰撞以及传能效应,计算得到高空羽流非平衡流场特性,利用统计平均方法获取羽流场的宏观参数,并采用佛奥特线型函数描述稀薄气体的展宽,逐线积分得到气体超窄谱红外辐射特性参数,结合反向蒙特卡洛方法计算高空羽流辐射传输方程,利用理论和实验数据验证流动与辐射计算模型的适用性,在此基础上,以某小推力发动机为对象,研究了其流动与超窄谱的红外辐射特性。研究结果表明:高空羽流场由于急剧膨胀,导致密度快速下降,进而产生明显非平衡效应;燃气组分受速度惯性影响,不同分子量的组分会有扩散分离效应;燃气组分谱线细而窄,以多普勒展宽为主,辐射峰值往中波平移,且4.7 μm的CO及6.5 μm的H2O发射带辐射能量占有更大份额;辐射亮度轴向分布集中在二倍喷管直径距离内,辐射亮度径向分布集中于分离波线以内的激波区内及内流区,其他区域成指数衰减。

English Abstract

参考文献 (17)

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