高温气体辐射特性代理模型研究
发布时间：2021-08-31 20:02
高温气体的辐射特性计算在很多领域均有应用,如高速目标的红外特征探测。结合传统的气体辐射特性参数计算方法,研究拥有更高计算效率的高温气体辐射特性参数计算方法具有重要意义。本文首先研究精度最高的逐线法,通过逐线法对单一均匀气体和混合气体的辐射特性参数计算,与文献实验结果吻合,验证了逐线法程序的正确性;之后基于最新的高分辨率光谱数据库HITEMP-2010建立了Malkmus统计窄谱带模型,编制模型参数求解程序,对其在单一均匀气体和单一非均匀气体的不同工况下与逐线结果进行验证,证明了Malkmus统计窄谱带程序的正确性。通过对气体热力学非平衡态辐射参数计算研究,采用双温度模型,基于逐线法,建立了CO2、CO及H2O气体热力学非平衡态窄带K分布数据库。数据库的振动温度范围为200-3000K,间隔100K,转动温度范围为200-3000K,间隔为100K,共335个温度点,窄带分辨率为5cm-1,对数据库进行了验证,并对数据库的概况及使用方式进行了介绍。将RBF神经网络作为高温气体辐射特性参数计算的代理模型方法,对RBF神经网络的结构、原理、学习方式...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2-1分子谱线示意图
哈尔滨工业大学硕士学位论文11图2-2（a）光谱透过率图2-2（b）光谱透过率图2-22.7μm和4.3μm附近的光谱透过率（2）混合组分光谱特性参数混合气体厚度为2.34cm，由24%CO2,35%H2O,18%CO组成，温度T=2850K，P=2atm。如图2-3所示，为波长为4.3μm附近的光谱发射率。在峰值初比实验数据稍微偏低，但是和文献[60]中的数值计算结果相吻合。图2-3光谱发射率（3）激波层CO2光谱辐射强度飞行器在临近空间飞行速度较高时，大气组分、温度、压力会发生明显变化，其中，含量微弱的痕量组分在高温激波层内产生不可忽视的红外波段辐射，其作为光学窗口的辐射噪声会降低头罩内光学设备的探测性可能，以弓形激波层交互双模实验飞行器为对象开展非平衡状态下的激波层辐射特性计算。计算网格采用横纵180*120个节点分布的二维轴对称结构，在飞行器的表面将网格进行加密，对贴近壁面处首层网格的间距设置为1106m，以满足网格雷诺数的计算要求，在横纵两个方向上对网格进行加密处理，验证了网格模型的所有参数的网格无关性。来流速度选取3.5km/s，其他参数见表2-3。
哈尔滨工业大学硕士学位论文11图2-2（a）光谱透过率图2-2（b）光谱透过率图2-22.7μm和4.3μm附近的光谱透过率（2）混合组分光谱特性参数混合气体厚度为2.34cm，由24%CO2,35%H2O,18%CO组成，温度T=2850K，P=2atm。如图2-3所示，为波长为4.3μm附近的光谱发射率。在峰值初比实验数据稍微偏低，但是和文献[60]中的数值计算结果相吻合。图2-3光谱发射率（3）激波层CO2光谱辐射强度飞行器在临近空间飞行速度较高时，大气组分、温度、压力会发生明显变化，其中，含量微弱的痕量组分在高温激波层内产生不可忽视的红外波段辐射，其作为光学窗口的辐射噪声会降低头罩内光学设备的探测性可能，以弓形激波层交互双模实验飞行器为对象开展非平衡状态下的激波层辐射特性计算。计算网格采用横纵180*120个节点分布的二维轴对称结构，在飞行器的表面将网格进行加密，对贴近壁面处首层网格的间距设置为1106m，以满足网格雷诺数的计算要求，在横纵两个方向上对网格进行加密处理，验证了网格模型的所有参数的网格无关性。来流速度选取3.5km/s，其他参数见表2-3。
【参考文献】：
期刊论文
[1]气体高温辐射特性窄谱带模型参数库构建[J]. 蔡红华,聂万胜,吴睿,苏凌宇,侯志勇. 红外与激光工程. 2017(07)
[2]新颖的高温流场红外辐射物性参数计算方法[J]. 陈小天,周金伟,李吉成. 光谱学与光谱分析. 2015(11)
[3]利用HITEMP2010的Malkmus窄谱带模型参数库构建研究[J]. 陈世国,陈立海,莫冬腊,史径丞,梅飞. 红外与激光工程. 2015(08)
[4]相关K分布法在氧气吸收被动测距中的应用[J]. 闫宗群,刘秉琦,华文深,张瑜,李刚,周斌,沈宏斌. 光学精密工程. 2015(03)
[5]高温条件下一氧化氮红外辐射物性参数的计算[J]. 周金伟,李吉成,石志广,陈小天,卢晓卫. 光学学报. 2014(11)
[6]燃烧过程中气体辐射特性分析[J]. 楚化强,顾明言,徐靖. 安徽工业大学学报(自然科学版). 2014(03)
[7]二氧化碳气体辐射特性宽带k分布模型[J]. 尹雪梅,刘林华,李炳熙. 热能动力工程. 2008(04)
[8]高温非平衡氮组分多温度振动—离解耦合模型[J]. 马宇,董士奎,段宗宪,谈和平. 航空学报. 2006(04)
[9]十一组元高温平衡、非平衡空气光谱吸收系数计算(英文)[J]. 董士奎,谈和平,贺志宏,余其铮. Chinese Journal of Aeronautics. 2001(03)
博士论文
[1]热化学非平衡流及其辐射现象的实验和数值计算研究[D]. 柳军.国防科学技术大学 2004
本文编号：3375529
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2-1分子谱线示意图
哈尔滨工业大学硕士学位论文11图2-2（a）光谱透过率图2-2（b）光谱透过率图2-22.7μm和4.3μm附近的光谱透过率（2）混合组分光谱特性参数混合气体厚度为2.34cm，由24%CO2,35%H2O,18%CO组成，温度T=2850K，P=2atm。如图2-3所示，为波长为4.3μm附近的光谱发射率。在峰值初比实验数据稍微偏低，但是和文献[60]中的数值计算结果相吻合。图2-3光谱发射率（3）激波层CO2光谱辐射强度飞行器在临近空间飞行速度较高时，大气组分、温度、压力会发生明显变化，其中，含量微弱的痕量组分在高温激波层内产生不可忽视的红外波段辐射，其作为光学窗口的辐射噪声会降低头罩内光学设备的探测性可能，以弓形激波层交互双模实验飞行器为对象开展非平衡状态下的激波层辐射特性计算。计算网格采用横纵180*120个节点分布的二维轴对称结构，在飞行器的表面将网格进行加密，对贴近壁面处首层网格的间距设置为1106m，以满足网格雷诺数的计算要求，在横纵两个方向上对网格进行加密处理，验证了网格模型的所有参数的网格无关性。来流速度选取3.5km/s，其他参数见表2-3。
哈尔滨工业大学硕士学位论文11图2-2（a）光谱透过率图2-2（b）光谱透过率图2-22.7μm和4.3μm附近的光谱透过率（2）混合组分光谱特性参数混合气体厚度为2.34cm，由24%CO2,35%H2O,18%CO组成，温度T=2850K，P=2atm。如图2-3所示，为波长为4.3μm附近的光谱发射率。在峰值初比实验数据稍微偏低，但是和文献[60]中的数值计算结果相吻合。图2-3光谱发射率（3）激波层CO2光谱辐射强度飞行器在临近空间飞行速度较高时，大气组分、温度、压力会发生明显变化，其中，含量微弱的痕量组分在高温激波层内产生不可忽视的红外波段辐射，其作为光学窗口的辐射噪声会降低头罩内光学设备的探测性可能，以弓形激波层交互双模实验飞行器为对象开展非平衡状态下的激波层辐射特性计算。计算网格采用横纵180*120个节点分布的二维轴对称结构，在飞行器的表面将网格进行加密，对贴近壁面处首层网格的间距设置为1106m，以满足网格雷诺数的计算要求，在横纵两个方向上对网格进行加密处理，验证了网格模型的所有参数的网格无关性。来流速度选取3.5km/s，其他参数见表2-3。
【参考文献】：
期刊论文
[1]气体高温辐射特性窄谱带模型参数库构建[J]. 蔡红华,聂万胜,吴睿,苏凌宇,侯志勇. 红外与激光工程. 2017(07)
[2]新颖的高温流场红外辐射物性参数计算方法[J]. 陈小天,周金伟,李吉成. 光谱学与光谱分析. 2015(11)
[3]利用HITEMP2010的Malkmus窄谱带模型参数库构建研究[J]. 陈世国,陈立海,莫冬腊,史径丞,梅飞. 红外与激光工程. 2015(08)
[4]相关K分布法在氧气吸收被动测距中的应用[J]. 闫宗群,刘秉琦,华文深,张瑜,李刚,周斌,沈宏斌. 光学精密工程. 2015(03)
[5]高温条件下一氧化氮红外辐射物性参数的计算[J]. 周金伟,李吉成,石志广,陈小天,卢晓卫. 光学学报. 2014(11)
[6]燃烧过程中气体辐射特性分析[J]. 楚化强,顾明言,徐靖. 安徽工业大学学报(自然科学版). 2014(03)
[7]二氧化碳气体辐射特性宽带k分布模型[J]. 尹雪梅,刘林华,李炳熙. 热能动力工程. 2008(04)
[8]高温非平衡氮组分多温度振动—离解耦合模型[J]. 马宇,董士奎,段宗宪,谈和平. 航空学报. 2006(04)
[9]十一组元高温平衡、非平衡空气光谱吸收系数计算(英文)[J]. 董士奎,谈和平,贺志宏,余其铮. Chinese Journal of Aeronautics. 2001(03)
博士论文
[1]热化学非平衡流及其辐射现象的实验和数值计算研究[D]. 柳军.国防科学技术大学 2004
本文编号：3375529
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