[发明专利]一种随高度变化低空喷焰红外辐射特性预估方法及装置

说明书

本发明涉及数据处理技术领域，提供了一种随高度变化低空喷焰红外辐射特性预估方法及装置，该方法包括：基于仿真获得第一高度和第二高度下的喷焰流场特性参数，并计算第一高度和第二高度下喷焰的红外辐射强度；根据仿真得到的第一高度和第二高度下的喷焰流场特性参数计算随待估算高度变化的喷焰流场尺度，并根据随待估算高度变化的喷焰流场尺度及每个分区的光谱吸收系数得到随待估算高度变化的红外辐射强度函数；通过公式修正得到喷焰红外辐射强度。本发明可以可实现随高度变化的低空喷焰红外辐射特性快速预估，解决以往基于详细建模方法喷焰流场和辐射特性计算效率低的问题。

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种随高度变化低空喷焰红外辐射特性预估方法及装置。

背景技术

火箭发动机设计时需保证其处于满流状态，此时发动机膨胀比(喷管出口压强与环境压强比)约为1，而随着火箭由地面发射升空时，在飞行过程中随着环境压强降低，膨胀比变大，发动机基本处于轻微欠膨胀和欠膨胀状态，另火箭处于逐步加速状态。复燃效应是影响喷焰红外辐射特性的重要参数，复燃效应由恢复温度、组分浓度和掺混参数所决定的，随着高度的增加，膨胀比越大，经历马赫盘后损耗越大，进而膨胀之后的恢复温度降低，氧气浓度随高度而减小，另一方面喷焰出口速度(约2000m/s到3000m/s)，随着火箭速度增加，速度差越小，掺混越弱，在本假设条件下，复燃效应随着高度的增加变弱，表征为最高温度的下降。

因此，随着高度的变化，低空喷焰红外辐射特性不同。而基于仿真方法获得某一典型高度下的流场和辐射特性计算时间成本较高，效率较低，因而不适于各个高度的低空喷焰红外辐射特性预估。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中基于详细建模方法喷焰流场和辐射特性计算效率低的缺陷，提供了一种随高度变化低空喷焰红外辐射特性预估方法及装置，能够快速有效地实现预估。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种随高度变化低空喷焰红外辐射特性预估方法，包括：

基于仿真获得第一高度和第二高度下的喷焰流场特性参数，并计算第一高度和第二高度下喷焰的红外辐射强度I_template(H₁)和I_template(H₂)；

根据仿真得到的第一高度和第二高度下的喷焰流场特性参数计算随待估算高度变化的喷焰流场尺度，并根据随待估算高度变化的喷焰流场尺度及每个分区的光谱吸收系数得到随待估算高度H变化的红外辐射强度函数I_new(H)；

通过以下公式修正得到喷焰红外辐射强度I：

其中，I_new(H₁)和I_new(H₂)分别为将第一高度H₁和第二高度H₂代入红外辐射强度函数I_new(H)后得到的红外辐射强度。

可选地，所述根据仿真得到的第一高度和第二高度下的喷焰流场特性参数计算随待估算高度变化的喷焰流场尺度，包括：

根据待估算高度计算对应膨胀比N_PR，选择第一高度和第二高度下的膨胀比N_PR1和N_PR2中最接近的高度作为基础模板，根据基础模板的喷焰流场特性参数计算基础模板的喷焰最大等效半径R_template和喷焰等效长度L_template；

根据所述基础模板的喷焰最大等效半径R_template和喷焰等效长度L_template，通过以下公式计算随待估算高度H变化的喷焰流场尺度：