[发明专利]一种喷管红外成像计算方法

权利要求书

1.一种喷管红外成像计算方法，其特征在于，所述计算方法包括如下步骤：

(1)确定流场网格计算域和参数；

(2)采用有限体积法迭代计算喷管内部高温气体辐射亮度，从而得到喷管固壁的有效辐射亮度；

(3)以步骤(2)获得的喷管固壁的有效辐射亮度为边界条件,采用射线追踪法求解喷管到红外成像探测器的辐射传输，根据辐射值获得喷管和喷焰的红外成像；

其中，所述参数包括喷管固壁的壁面温度、喷焰高温气体温度分布、压力分布和气体组分分布；

步骤(2)包括：

1)采用一阶精度有限体积法离散不同传播方向的辐射传输方程；

2)采用共轭梯度法对离散后的辐射传输方程系数矩阵进行求解，得到喷管内部高温气体辐射亮度；

3)将喷管固壁的壁面划分成网格单元面，设定每个网格单元面的初始有效辐射亮度为边界条件，喷管固壁的有效辐射亮度表达式为：

式中，η表示光谱波段，w表示喷管固壁，b表示黑体，ε_η，w表示喷管固壁的光谱发射率，L_b，η，w表示与喷管固壁同温度的黑体光谱辐射亮度，表示与喷管固壁相邻的高温气体的第i个方向的辐射亮度，为喷管固壁法向量，为第i个方向矢量，Ω_i为第i个立体角；

4)求解所述辐射传输方程，根据每个网格单元面的有效辐射亮度，经迭代计算得到最终喷管固壁有效辐射亮度；

步骤(3)采用射线追踪法求解喷管到红外成像探测器的辐射传输包括：

a)将成像平面根据红外成像探测器划分网格；

b)从任一成像网格点出发逆着光线传播方向进行反向射线追踪；

c)若追踪到喷管固壁的某网格单元面，则以网格单元面上的有效辐射亮度值为初值，再沿着光线传播方向进行正向射线追踪求解辐射传输方程，由此获得传输到红外成像探测器网格点的红外辐射亮度；如果追踪到边界外，则以0为初值沿着光线传播方向进行正向射线追踪求解辐射传输方程；如果反向追踪的射线未经过计算域，则将辐射亮度值置0，由此获得所述喷管和喷焰的红外成像；

步骤(3)生成边界条件时，反射辐射值初始化为0。

2.如权利要求1所述的喷管红外成像计算方法，其特征在于，所述气体组分包括CO₂和H₂O。