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物体表面温度场模拟国内外研究现状

时间:2019-01-24 21:12来源:毕业论文
上世纪八十年代苏美军备竞赛期间,美国投入大量资金对物体温度场和目标的红外特性进行研究建立了目标和环境光学的理论模型,提供了一系列武器装备和自然环境下的红外理论模型

上世纪八十年代苏美军备竞赛期间,美国投入大量资金对物体温度场和目标的红外特性进行研究建立了目标和环境光学的理论模型,提供了一系列武器装备和自然环境下的红外理论模型[4]。该研究获得的典型成果比如密歇根大学的PRISM软件,在给定内热源、产热率、传热参数、几何尺寸等参数条件下,结合目标的运动条件和环境,便可以得到多面体表面的等温线,以此作为军事分析用途。1987年Gerhart等提出的TTIM,通过逐个像素单元的映射目标背景场景的辐射量来模拟生成通过热成像探测器所探测到的景象。Jean-Pierre Gambotto[17]使用了一种模拟室外红外图像场景的分析合成方法。首先他将图像分割成均匀区域,然后,由每个表面区域的材料属性及其对应的位置进行计算。接下来,结合提取的纹理信号在合成阶段,通过热模型预测表面温度,并计算热图像的辐射量。八十年代末期开始,美国国防部每年都会向国会提交一份“关键技术计划”,这些技术计划是美国国防部认为能保证美军武器系统领先他国的关键技术[12]。其中相当一部分和目标的温度分布以及红外特性有关。DAVID J.THOMAS等人结合理论数值建模和外场实地测试,建立了以PRISM(The Physically Reasonable Infrared Signature Model)为核心的坦克红外辐射特性数值计算软件,可对坦克表面的温度场及辐射亮度场进行计算[23]。与此同时,以西方国家为主的北约组织在一系列现代化的局部战争中,大量新式武器亮相战场,在强大的信息技术支持下,高精尖的武器使得现代战争与过去的战争形势发生了空前变化。例如海外战争和伊拉克战争中红外技术的运用,充分体现了其在精确制导和目标跟踪上发挥的作用。33004
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我国对相关方面的研究起步较晚,从第七个五年计划开始,“军用目标特性和传输特性”别列入国防科技应用基础研究的重点项目之一,并加快了对目标和环境特性的研究工作。国防科技大学提出的统一模型可以用来模拟自然地表的辐射温度;浙江大学对地表的红外辐射特性进行了研究,对内热源传热已经高速运动物体的蒙皮辐射进行了红外成像仿真研究[5];南京理工大学对装甲车辆,桥梁丛林等地面特征物的温度分布和红外成像建模做了大量研究。河南科技大学的李建军等被焙烧炉进行建模,模拟了气态悬浮焙烧炉主炉的温度场[24],并分析了该该温度场影响下的应力分布情况。韩玉阁等人早期对装甲车辆的热特征进行了实验研究,讨论了装甲车辆在不同状态(冷静态、热静态)下,各种因素对坦克热特性的影响,为装甲车辆红外辐射特征的理论建模和模型校验提供了试验依据[22]。王卫锋等对桥梁的温度场进行研究时,在桥梁的混凝土内外布置不少温度测点,记录不同点不同时刻的温度变化情况,以此得出温度场变化趋势[6]。而吴六政利用有限单元法,将梁桥上温度影响因素转化为施加在上面的热边界条件[28],以此模拟得出了混凝土梁桥温度场。广东石油化工学院的施雯[25]对炼场中的保温管道进行分析模拟,得出了保温管温度分布,为其保温经济厚度提供了理论依据。南京航空航天大学的李真真[26]对沥青路表面温度场进行了研究,对不同参数和边界条件下的路面模型进行了分析计算。并利用实验材料制备实验体,建立测温系统对所需条件下不同位置的温度进行了监测。同济大学建筑设计研究院的张智力[27]等,利用CFD技术对上海世博会法国馆大空间展厅进行了温度场模拟,在此基础上,对展厅温度现场实测通过对比分析,得出了该模型下的理论温度场和实际情况产生偏差的原因。论文网
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从诸多文献可以看出,获得物体表面温度场主要有两种方法。一种是实测,首先选择一个特定的目标,在所要的工作状态和环境参数条件下,对测点进行实时测量,获取所需要的丰富的数据,在运用数理统计整理分析数据,然后得出温度分布规律[13]。这种方法可以直观反应部分区域温度变化,但是对于结构复杂的物体不仅难以安装测点进行测量而且也难以反应区域整体的变化情况。对于不同环境因素变化的所导致的温度场分部规律也难以获得。 物体表面温度场模拟国内外研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190124/29836.html
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