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“超高速流场条件下红外探测与识别技术”专栏序言

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红外与激光工程 2022年第4期51卷 I0004-I0005页

作者：杨小冈李云松卢孝强火箭军工程大学某教研室某部精确制导技术创新工作站西安电子科技大学通信工程学院中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室

超高速流场条件下红外探测与识别技术是高超声速飞行器制导控制的关键技术,依靠高超声速飞行器搭载的红外探测器,在高温、高速、高动态条件下,实现对目标的可靠探测和精确识别。该技术对增强高超声速武器系统的整体作战能力、确保信息... 详细信息

超高速流场条件下红外探测与识别技术是高超声速飞行器制导控制的关键技术,依靠高超声速飞行器搭载的红外探测器,在高温、高速、高动态条件下,实现对目标的可靠探测和精确识别。该技术对增强高超声速武器系统的整体作战能力、确保信息化局部战场上的精确打击优势具有重要意义,已成为国家“十四五”极为重要的研究课题。为了促进相关人员在该技术及其应用领域中交流最新成果。

关键词：红外探测器高速流场整体作战能力高超声速飞行器探测与识别制导控制信息化应用领域

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清扫车气力输送系统及高速流场研究

清扫车气力输送系统及高速流场研究

作者：卢笑宇长安大学

学位级别：硕士

目前,清扫车是路面清理必不可少的工具之一,而气力输送系统是清扫车内部最重要的组成部分之一,其内部高速流场的特性对清扫性能有着重大影响。因此本文对清扫车气力输送系统及内部高速流场进行了详细研究。主要研究内容如下:在分析道路... 详细信息

目前,清扫车是路面清理必不可少的工具之一,而气力输送系统是清扫车内部最重要的组成部分之一,其内部高速流场的特性对清扫性能有着重大影响。因此本文对清扫车气力输送系统及内部高速流场进行了详细研究。主要研究内容如下:在分析道路清扫车组成及基本结构的基础上,阐明了气力输送系统在清扫车工作中的基本原理和功能。分析了高速流动的空气和垃圾尘粒的物理性质,利用尘粒起动机理和悬浮机理计算出尘粒理论起动速度和悬浮速度,确定了风机所需的风量和压力,为建模及仿真分析奠定了基础。建立了高速气力输送系统初始模型,对系统内部高速流场进行了仿真分析。结果表明:系统内部存在涡流、压力梯度分布、流场分布不均匀等问题,这些问题都会降低系统吸尘效果。改变吸嘴和吸管结构,再次进行仿真发现,系统内部的涡流、压力梯度分布问题得到改善,说明吸嘴和吸管结构参数的变化会对系统内部高速流场产生影响。根据原设计中气力输送系统存在的问题,选择了四个关键结构参数,确定了每个参数的变化范围和四个衡量吸尘性能的指标。设计并进行单一参数仿真试验,结果表明:单一参数对不同的性能指标的作用效果和影响程度不同,单一参数的变化难以让四个指标同时达到最优值。基于响应曲面法,确定四个参数的取值范围,设计了多组仿真试验,建立了性能指标的近似模型,进行了高速气力输送系统结构参数多目标优化。与原始模型相比,优化后四个性能指标都得到了显著提升,对优化后结构参数模型再次进行仿真,仿真结果表明:原始模型中存在的压力梯度明显减小,流场分布更加均匀,涡流现象基本消除,优化效果良好。

关键词：清扫车高速流场气力输送系统流场仿真参数优化

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高速流场对光传输特性的影响

强激光与粒子束 2010年第7期22卷 1515-1519页

作者：陈志强符松郭隆德谢伟明清华大学航天航空学院北京100084 中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000

利用一座小型跨超声速风洞进行了高速流场光传输特性试验研究。光束在高速流场中传输时,由于流场密度变化,光波波前会发生畸变。利用风洞提供0.7,2.0和3.0等气流马赫数的流场条件,采用基于夏克-哈特曼波前传感器的光学测量系统,对光束... 详细信息

利用一座小型跨超声速风洞进行了高速流场光传输特性试验研究。光束在高速流场中传输时,由于流场密度变化,光波波前会发生畸变。利用风洞提供0.7,2.0和3.0等气流马赫数的流场条件,采用基于夏克-哈特曼波前传感器的光学测量系统,对光束在风洞流场中传输时的波前畸变进行了测量。试验结果表明:随着风洞流场马赫数增加,流场对光波传播的影响增大,光波波前畸变量显著提高。因此,在利用风洞进行气动光学试验研究之前,有必要消除风洞流场本身对光波传输的严重干扰。

关键词：气动光学风洞高速流场夏克-哈特曼传感器波前相位

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高速流场气动光学效应评价方法研究

光电工程 2011年第5期38卷 21-29页

作者：李波刘洪上海交通大学工程力学系上海200240

针对高速流场的气动光学机理研究,从流场的角度提出了高速流场气动光学效应的评价方法,并进行实际应用。首先基于光线追迹法的折射原理推导出表征流场的气动光学特性偏折因子,然后采用统计理论对时均流场的偏折因子与脉动流场的偏折因... 详细信息

针对高速流场的气动光学机理研究,从流场的角度提出了高速流场气动光学效应的评价方法,并进行实际应用。首先基于光线追迹法的折射原理推导出表征流场的气动光学特性偏折因子,然后采用统计理论对时均流场的偏折因子与脉动流场的偏折因子脉动进行流向与法向的平面稳定性分析,最后综合时均与脉动流场的偏折因子平面稳定性联合建立高速流场的气动光学效应评价指标。通过在尖劈模型上的应用,结果表明时均流场的气动光学效应主要由激波造成,脉动流场的气动光学效应主要由近壁面湍流边界层造成;入射光与光学窗口成近45°角时流场的气动光学效应最小,随着马赫数增大流场的气动光学效应加剧,随着攻角增大流场的气动光学效应降低。所得应用结果与理论分析相吻合,该方法具有工程实用价值。

关键词：高速流场气动光学评价指标

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高速混合流场下星光偏折的观测实验

红外与激光工程 2023年第9期52卷 212-221页

作者：陈冰陈少杰陈虓李崇辉郑勇信息工程大学河南郑州450001 西安卫星测控中心陕西西安710043

天文导航是一种重要的飞行器自主导航手段。在高速飞行器上进行的观测,不可避免地会受到窗口外侧高速流场的扰动,使得星敏感器捕获的星点图像出现偏移、模糊等退化现象,影响天文定位定姿精度。对星图退化的计算和校正的研究多基于计算... 详细信息

天文导航是一种重要的飞行器自主导航手段。在高速飞行器上进行的观测,不可避免地会受到窗口外侧高速流场的扰动,使得星敏感器捕获的星点图像出现偏移、模糊等退化现象,影响天文定位定姿精度。对星图退化的计算和校正的研究多基于计算机仿真结果。文中建成了一座可在实验段中生成马赫2.5/3.5混合层结构的小型静风洞,以直径10 m的室内穹顶上的仿真星点为观测对象,透过实验段中不同位置的流场进行了星点观测和中心点解算,获得了星点图像受到流场扰动的数据,并将其与计算机仿真结果进行对比。结果表明:导航星光偏折量高于计算机仿真的估计值。在喷口近端,高速混合流场对星光偏折的扰动较大,垂直流场方向的偏折均值小于0.5″,沿流场方向偏离均值为3.85″,最大接近4.89″;在喷口远端,垂直方向星光偏折均值为-1.36″,沿流场方向偏折均值约-0.49″,最高达-2.69″。近端星光偏折变化幅度较小,稳定性较远端更强,有利于建模校正。该实验对校正仿真模型、优化高速流场下的天文定姿精度有着重要的意义。

关键词：高速流场马赫2.5/3.5混合层小型风洞室内穹顶星光偏折

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近空间高速流场环境小目标探测分析与试验

红外与激光工程 2022年第12期51卷 250-255页

作者：郭惠楠马迎军王华彭建伟中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119

随着空间安全与应用探索的不断深入,近空间飞行器目标探测效能成为研究的核心问题。光学成像探测能够直观反映目标的形态、光谱与运动特性等多维度信息,因此成为空间探测感知的重要手段。在近空间大气密度、气压、对流等条件作用下,导... 详细信息

随着空间安全与应用探索的不断深入,近空间飞行器目标探测效能成为研究的核心问题。光学成像探测能够直观反映目标的形态、光谱与运动特性等多维度信息,因此成为空间探测感知的重要手段。在近空间大气密度、气压、对流等条件作用下,导致高速飞行器光学探测设备成像质量与探测性能衰减。采用以成像系统、大气传输系统和目标背景系统为要素的目标探测分析模型,根据气动光学效应理论,建立高速流场气动光学效应评价方程,对深空、近地等典型应用场景进行成像探测分析。设计了高速流场环境下目标探测地面验证试验,仿真测试结果表明,针对空间高速飞行目标,采用900~1700nm谱段短波红外探测器配合厚度10mm以上石英窗口,对尾焰目标辐射具有良好观测效果;通过降低探测设备曝光时间、优化曝光控制策略及选用光学带通滤光片等方式,能够有效抑制背景杂光与气动光学效应影响。

关键词：近空间目标探测气动光学效应高速流场

高速流场下非破坏挖掘抽吸车叶轮的应力应变分析

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数字制造科学 2018年第4期 229-233,240页

作者：肖遥宋春生黄向阳闫炳雷武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070

以叶轮为研究对象,利用Fluent对其进行内流场分析,得其内流场分布,并将仿真得到的全压与理论全压进行对比,验证模型的正确性。针对叶轮的使用要求,设置4组不同的转速,分析转速对叶轮内流场的影响;将得到的高速流场以载荷的形式加载到叶... 详细信息

以叶轮为研究对象,利用Fluent对其进行内流场分析,得其内流场分布,并将仿真得到的全压与理论全压进行对比,验证模型的正确性。针对叶轮的使用要求,设置4组不同的转速,分析转速对叶轮内流场的影响;将得到的高速流场以载荷的形式加载到叶轮表面,获得高速流场对叶轮应力应变的作用。研究表明:高转速会造成叶轮内流场静压的突变,高速流场对叶轮的应力应变的影响在5%左右。

关键词：高速流场叶轮转速应力应变

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气动加热影响下弹载红外侧窗成像方法研究

指挥控制与仿真 2022年第6期44卷 96-101页

作者：孟奇马丽芳张航陆军炮兵防空兵学院高过载弹药制导控制与信息感知实验室安徽合肥230031

针对常规弹载红外成像系统容易受气动加热影响的问题,开展了红外侧窗成像方法研究。采用数值模拟方法,计算了不同飞行工况下球面钝体弹头的气动加热情况,分析得到:头部侧身非驻点区域的高温效应远小于前端驻点区域,来流马赫数影响高温... 详细信息

针对常规弹载红外成像系统容易受气动加热影响的问题,开展了红外侧窗成像方法研究。采用数值模拟方法,计算了不同飞行工况下球面钝体弹头的气动加热情况,分析得到:头部侧身非驻点区域的高温效应远小于前端驻点区域,来流马赫数影响高温区域的产生,飞行攻角不改变高温区域的极值但会影响其空间分布。因此,提出并设计一套红外侧窗成像系统,实验结果表明,该方法能够得到质量较好的成像效果,为降低气动热对弹载红外探测的不利影响提供了一种新的思路。

关键词：高速流场气动加热红外探测模拟仿真侧窗成像

PIV布撒技术在高速风洞实验中的改进与应用

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PIV布撒技术在高速风洞实验中的改进与应用

作者：王新元上海交通大学

学位级别：硕士

为进一步优化高速流场的PIV技术,在上海交通大学高超声速风洞原有装置的基础上,进行了高速流场PIV粒子布撒设备优化等技术改进,构建了更完善的粒子布撒技术。本文回顾了PIV技术的发展,参考各种流场中粒子布撒技术的发展现状,在粒子选择... 详细信息

为进一步优化高速流场的PIV技术,在上海交通大学高超声速风洞原有装置的基础上,进行了高速流场PIV粒子布撒设备优化等技术改进,构建了更完善的粒子布撒技术。本文回顾了PIV技术的发展,参考各种流场中粒子布撒技术的发展现状,在粒子选择、布撒方式以及布撒设备等方面进行了分析和总结。针对上海交通大学高超声速风洞原来布撒方式之中粒子布撒不均匀等缺陷,提出并加以改进优化,在管道、喷嘴、以及吹粉方式等方面进行改造,形成并运行了改良的布撒技术。对这些改造分别进行了调试,确定了其优化效果。并进行高速流场的PIV实验验证,保证了整体改进技术的性能。实验在马赫数4的条件下进行,高速流场中使用了尖劈、尖锥等模型。文中首先对高速流动中粒子的光散射性、流动跟随性分别进行总结分析,归纳并确定了选择高速流中PIV示踪粒子的方案;其次发展了高速流场PIV示踪粒子布撒技术,替代了上海交大高超声速风洞PIV实验原来依赖的布撒方式,相应提出了精度好而且安全高效的操作流程和方法;在此基础上测试了高速流场,对新的布撒技术所结合的PIV方法能否高精度测量高速流场进行了可行性验证;最后提出了关于如何继续优化粒子布撒技术的一些建议。

关键词： PIV（粒子图像测速）风洞高速流场 PIV粒子粒子布撒技术技术改进