尾焰红外辐射特性的反向蒙特卡洛法模拟

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1、尾焰红外辐射特性的反向蒙特卡洛法模拟112张术坤蔡静杨永军（1中航工业北京长城计量测试技术研究所,北京100095）（2北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100191）摘要：以发动机尾焰的红外探测为主要应用背景，利用反向蒙特卡洛法计算了液体火箭发动机尾焰红外辐射特性。首先计算了尾焰红外辐射在2.7微米下的轴向分布特性及空间不同角度分布特性，计算结果较为合理。重点计算了尾焰2到5微米的光谱辐射特性，并考虑了大气衰减的影响，与TheAerodyneRadiationCode的计算结果趋势吻合良好。实际探测时，探测器只能接收到尾焰辐

2、射的小部分能量，因此对一定距离下探测器接收辐射进行计算，进而获得尾焰在探测器视场内的红外光谱辐射分布特性，具有重要的理论意义和实际应用背景。关键词：尾焰；红外辐射；反向蒙特卡洛法；空间分布特性；光谱辐射特性中图分类号：TN215文献标识码：ASimulationofinfraredradiationcharacteristicsoftheexhaustplu-mebyusingbackwardMonteCarlomethod112ZHANGShu-kun，CAIJing,YangYong-jun（1ChangchengInstitute

3、ofMetrology&Measurement,Beijing100095,China）(2BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100191,China)Abstract:Ontheapplicationbasisofinfrareddetectionoftheengineexhaustplume,ThebackwardMonteCarlomethodisusedtocalculatetheinfraredradiationsignaturesoftheliquidr

4、ocketplume.Thespatialdistributionofinfraredradiationincludingtheaxialradiantenergydistributionandspatialdistributionatdifferentanglesiscalculatedatfirst.Theresultisreasonable.Thenthespectralradiationpropertiesbetween2micronsand5micronsiscalculatedbythecode,takingintoacco

5、unttheattenuationoftheatmosphere,andcomparedwithTheAerodyneRadiationCode.Theresultshaveshownsatisfactoryagreementinmostcases.Infact,thedetectorcanonlyacceptafractionofradiationoftheexhaustplume,sotheradiation,whichisreceivedbythedetectorunderacertaindistance,iscalculated

6、inordertoknowthespectralradiationpropertiesinthefieldofviewofthedetector.Itisveryimportantinthetheoreticalsignificanceandtheapplicationbackground.Keywords:exhaustplume;infraredradiation;backwardMonteCarlomethod;spatialdistributioncharacteristics;spectralradiationproperti

7、es目前国内外开展尾焰红外辐射特性研究的用。手段主要有两种：数值模拟和实际测量。实际测1计算方法的数理模型量非常复杂，且成本非常高。在此情况下，对发动机尾焰的红外辐射算法开展研究，具有重要意标准蒙特卡洛法(以下简称MC法)是从辐射[1-2]义。利用反向蒙特卡洛法(以下简称BMC法)的发射点开始，历经衰减和散射等各种传输事计算了液体火箭发动机尾焰表面法向光谱辐射件，直到光线逸出流场或到达目标表面(如探测特性，对尾焰近域局部光谱辐射特性的试验研究器)，而BMC法，则是从终点开始，例如从探测具有一定意义。还计算了探测器距离尾焰距离较器开始，逆

8、向跟踪光束路径，从而确定有多少束远时尾焰表现的光谱辐射特性和空间分布特性，沿着路径发射的辐射能进入探测器，其主要依据对尾焰总体辐射特性试验研究有一定的指导作是辐射传递中的互易原理。BMC法在处理小面元或小立