[发明专利]发烟筒烟幕遮蔽率预测方法及计算机存储介质

说明书

发烟筒烟幕遮蔽率预测方法，利用霍兰德烟气抬升公式计算发烟筒发射烟气的抬升高度，进而利用随机游走粒子模型计算发烟筒烟幕的三维浓度分布，进而实现对烟幕遮蔽率的计算预测，具体包括：(1)发烟筒以设定的时间步长为时间间隔连续发射粒子，每一个时刻点发射的新粒子为N个，发射的粒子累积形成粒子气溶胶体系，在时间t时刻，求得粒子气溶胶体系中任一粒子的位置坐标；(2)选取烟幕中t时刻的某一点A，选取点A附近的n个粒子，计算得到每一个粒子的加权浓度和A的质量浓度；(3)进而利用烟幕的质量浓度计算光辐射通过烟幕时，烟幕对光的遮蔽率。方法简单，更易于在中低配置计算机上实现，预测结果可信度更高。

技术领域

本申请属于流体仿真技术领域，具体涉及发烟筒烟幕遮蔽率预测方法及计算机存储介质。

背景技术

在军事上，烟幕是指人工造成的能在一定时间和空间范围内有效遮蔽可见光、红外目标或者有效衰减可见光、红外光、激光、毫米波等电磁波辐射能量的气溶胶或类似体系。烟幕是高科技条件下对抗光电制导武器的重要手段，既可以通过气溶胶体系的吸收、散射作用，衰减目标的可见光、红外辐射，有效降低目标被发现概率，又可凭借自身的红外辐射，制造假目标，干扰敌方光电制导武器工作回路，使其无法锁定、跟踪真实目标。气象条件对烟幕扩散影响巨大，针对不同气象环境制定最优烟幕布放方案是发挥烟幕效能的关键。

烟幕仿真可以定量地预测气象条件对烟幕使用效果的影响，帮助指挥员优化烟幕布放方案，提高烟幕作战效能。根据预测模式不同，常用的烟幕仿真方法通常包括基于物理预测法的仿真方法、基于计算流体力学(CFD)的仿真方法。

基于物理预测法的仿真方法通常采用高斯扩散模型，将烟幕浓度近似成一种正态分布，正态分布的标准差由经验函数计算。但是，高斯扩散模型是研究一个固定空间上的扩散过程，适用条件是地面开阔平坦、性质均匀，扩散物质是稳定的、被动的，地面对其全反射，平均流场平直、稳定、平均风速和风向没有明显的时间变化。对于非平直流场或风速可变的情况，高斯扩散模型的适应性较差。此外，发烟筒喷出的高温烟气，因密度低于空气会有明显的抬升现象，高斯扩散模型无法仿真烟幕的抬升现象。

基于CFD的仿真方法以热力学三大定律为基础，迭代求解流体运动的数值解。该类仿真方法通常用于专业的流体仿真，烟幕仿真只是其中的一种应用。基于CFD的烟幕仿真可模拟复杂多变的风场，通过改变计算区域的建模，还可以模拟不同地形下的烟幕扩散过程。但是该方法需要专业CFD求解器支持，求解器与其他上位机软件整合难度较大。此外求解器计算迭代过程复杂，中低配置计算机仿真耗时过长。

发明内容

有鉴于此，一方面，一些实施例公开的技术方案是发烟筒烟幕遮蔽率预测方法，其中，发烟筒发射烟气，烟气中的粒子逐渐累积组成气溶胶体系，该气溶胶体系形成烟幕，烟幕对光线的遮蔽率用以下方法预测：

(1)发烟筒以设定的时间步长为时间间隔连续发射粒子，每一个时刻点发射的新粒子为N个，多次发射的粒子累积形成粒子气溶胶体系，在时间t时刻，粒子气溶胶体系中任一粒子的位置坐标为(x(t),y(t),z(t))，由下式计算：

(x(t),y(t),z(t))＝(x(t-τ),y(t-τ),z(t-τ))+l(τ)+(0,0,ΔH)

其中，x、y、z为粒子分别在顺风、横风、垂直三个方向上的坐标；τ为时间步长；(x(t-τ),y(t-τ),z(t-τ))为粒子在t时刻的上一时刻点的位置坐标；l(τ)为粒子在时间步长τ内的位移，由下式计算：

l(τ)＝V(τ)·τ

其中，V(τ)为时间步长内的粒子速度；

ΔH为烟幕的烟气抬升高度，由下式计算：

ΔH＝(1.5V_sD+0.01Q_h)/U