飞机发动机排气系统红外辐射强度数值仿真

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1、第28卷第4期计算机仿真2011年4月文章编号：1006—9349(2011)04-0066-05飞机发动机排气系统红外辐射强度数值仿真未军光，杨青真，李岳锋(西北工业大学能源与动力学院，陕西西安710072)摘要：针对发动机排气系统的红外辐射特性的研究．以飞机发动机排气系统流场数值计算数据为基础，考虑燃气主要成分H20、C02的吸收和发射影响，利用离散传递法求解非均匀介质中辐射传输方程，对喷管热空腔辐射、喷气流辐射和热空腔一喷气流组合辐射在2。667—5pm波长范围内的红外辐射强度进行数值仿真，计算所得的红外辐射强度与实测结果一致，并证明采用的计算方法和开发的计算程序的正确

2、性，具有工程应用价值。美键词：发动机排气系统；离散传递法；红外辐射强度中图分类号：V231．1；0434．31文献标识码：ANumericalSimulationofInfraredRadiationforAeroengineExhaustSystemWEIJun—guang，YANGQing—zhen，LIYue—feng(SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPolyteehnicalUniversity，Xi'anShanxi710072，China)ABSTRACT：Accordingtothestudyontheinfraredrad

3、iationcharacteristicsoftheat既'O～engineexhaustsystem，basedonthecalculatingdataofflowfieldofthea啪一engineexhaustsystem．takingtheprincipalpartsoftheengine’sgas，1120andC02，intoaccount，usingthediscretetransfermethodtosolveradiativetransferequationwithinhomogeneousmedium．Thenumericalsimulationofin

4、fraredradiantintensityinthewavelengthl'lM培eof2．667—5trmfromhotnozzlecavity，jetstreamandcavity—jets心咖hasbeenconducted．Thecalculatedinfraredintensityagreeswiththeresultoftheexperiment．Andtheproposedmethodandtheautonomousdevelot，mentcomputeprogramareconsistent．Thecomputationalmethodandthecodea

5、托valuableinengineeringapplication．KEYWORDS：Aero—engineexhaustsystem；Discretetransfermethod；Infraredradiantintensity1引言飞机排气系统是飞机尾向主要的红外辐射源，也是红外制导武器探测、追踪的主要目标。目前，国外在飞机排气系统红外辐射特性研究方面的理论、技术和方法都比较成熟，并开发出红外辐射特性计算软件，如ScOPl0一N¨o，SMIRBl等对飞机排气系统的红外辐射特性进行了较详细的数学建模和数值计算研究，并有实验数据进行对比。国内从上世纪90年代开始，在红外辐射特

6、性数值计算研究方面也取得较大的发展，主要采用的计算方法有：区域法、热流法、离散坐标法蒙特卡罗法、离散传递法掣引，这些计算方法各有优缺点。区域法对无散射辐射传输问题计算精度较高，但对于复杂几何形状积分困难，需要计算机内存大，处理非均匀介质的辐射传输困难。热流法不适用于含强各向异性散射的辐收稿日期：2009—12—21修回日期：2010—02—21—66一射问题。离散坐标法可以方便地处理各向异性散射项，但低阶离散坐标法计算误差大，且可能产生假散射和射线效应。蒙特卡罗法不离散空间立体角，可以处理各种复杂问题，计算精度高，但统计计算量大。离散传递法计算精度高、计算量小，可以方便处理含

7、非均匀介质的辐射传输问题，但对特征射线中入射散射项尚未得到妥善处理。发动机在非加力状态下工作，且燃烧较充分时，燃气散射效应可以忽略，故本文在考虑燃气中H：O、CO：的光谱吸收与发射影响的情况下，采用离散传递法离散求解耗散一吸收性介质中辐射传输方程，自主开发程序计算了非加力状态下发动机排气系统在2．667—5岬波长范围内红外辐射强度，并与实验结果进行了比较。结果表明，采用本文的方法能够比较精确地计算得到非加力状态涡轮发动机排气系统在2．667—5pm波长范围内红外辐射强度(包括光谱辐射强度)，本文的计算方