火 箭 发 动机 尾 焰 红 外 辐 射 特 性 的数 值 模 拟
布 向伟 ，朱 学 昌
（Ｌ Ｊ 京宇航 系统工 程研 究所 ，北京 ，１０ ７ ） ０ ０ ６
摘要 ：建 立火箭发 动机尾 焰 红外辐射 传输 的有 限体 积 离散模 型 ，采用逐 线积 分方 法计算 气体光 谱吸 收 系数 ，计算不
合 、相互 补充 。 目前 由于 理 论模 型精 度 不断 提 高 ，尾
喷焰 辐射研 究 以理论建 模 研 究为 主 ，试验 测 量 结果 常 作为校 核手段 。随着计 算流 体力 学 、大气辐 射 学软件 、
分子光 谱数 据 和辐 射传 输 方程 数值 算 法等 相 关专 业研
式 中 ，（ ） Ｓ处 Ｓ 方 向 的光谱 投 射辐 射 强度 ； 为
ｊ ） 黑体 光谱辐 射 强度 ； （ 为
入 射 引起 的散射源 ：
（） 为光 谱衰减 系数 ；
究的 发展 ， 国 内外 有关 火 箭尾 焰 红外 辐射 特 性 的研 究 不 断深入 ，其 数值 模型 不断完 善 Ｊ 。 数值 模拟 由流场 计 算 、组分 物 性参 数 计算 以及 辐
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｎ ｆｎ ｔ ｏ ｕ ｄ ｌｗａ ｓａ ｌ ｈ ｄ ｔ ａ ｃ ｌ ｔ ｈ ｐ ｃ ｒ ｌａ ｓ ｒ ｔｏ ｏ ｆ ｃ ｅ ｔ ｏ ｈ ｏ ｏ ｅ ｔ ｂ ｓ ｒ ｃ ： ｉ ｉ ｖ ｌ ｍｅ ｍｏ ｅ ｓ ｅ ｔ ｂ ｉ ｅ Ｏ ｃ ｌ ｕ ａｅ ｔ ｅ ｓ ｅ ｔａ ｂ ｏ ｐ ｉ ｎ ｃ ｅ ｅ ｓ ｉ ｉ ｎ ｓ ｆｔ ｅ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ｙ
和试 验两 种 ，理 论建 模有 助 于试 验 结果 的分 析 ，试 验
性进 行 了数值 模拟 ，详 细分 析 了 Ｃ Ｏ 、Ｈ： 和 Ｃ 等 Ｏ Ｏ
组分对 于辐 射特 性 的影 响 。
１ 尾 焰 辐 射 传输 方程 有 限体 积 法 数 学 模 型
有 限体 积法 易 于处 理多 维 复杂几 何 形状 、各 向异
ｌｎｅ ｂｙ ｌｎ ｅｔ ｉ — —ｉ ｅ ｍ ｈｏｄ． ｅ ｉ ｒ ｒ ｄ ｒ ｄｉ ｔｏｎ ｃ ｒ ｃｅ ｉｔｃｓｆｏｍ ｏｃ ｔｅ Ｔｈ ｎｆａ ｅ ａ ａｉ ｈａ ａ ｔｒ ｓｉ ｒ ｒ ｋｅ ｘｈａ ｔｐｌ ｅ ａ ｅ ｏ ａｎｅ ｕｓ ｕｍ ｒ ｂｔ ｉ ｄ．Ｄ ｉｆ ｒ ｎｔｄ ｓｒｂｕｔｏｎｓｏ ｈ ｆ ｅ ｅ ｉ ｔｉ ｉ ｆｔ ｅ ｃ ｏｍ ｐ ｅｎ ｓ ａ ｅ ｃ ｓ ｄ ｒ Ｏ ｎ ｌ ｅ ｔ ｎｆｕ ｎｃ ｈｅ ｉ ｒａ ｅｄ ｒ ｄｉｔｏ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃｓ ｏｎ ｔ ｒ ｏｎ ｉ ｅ ｅｄ ｔ ａ ａ ｙｚ ｈｅ ｉ ｌ ｅ ｅ ｏｎ ｔ ｎｆ ｒ ａ ａ ｉ ｎ ｈａ ａ ｔ ｒｓｉ ．Ｓｏｍ ｅ ｉ ｅｒ ｓｉ ｏ ｌ ｉ ｎｓ ａ ｅ ｎｔ ｅ ｔｎｇ ｃ ｎｃ ｕｓｏ ｒ ｆｎａ ｌ ｃｈｉｖｅ ｉ ｌｙ ａ ｅ ｄ． Ｋ ｅ Ｗ ｏｒ ：Ｅｘ ｕｓ ｕｍ ｅ ｎｆａｒ ｄ ｒ ｄｉ ｔｏｎ；Ｎｕｍ ｅ ｉ ａｌｓｍ ｕｌ ｔｏｎ； ｎｉｅ ｖ ｕ ｅｍ ｏｄｅ ｙ ｄｓ ｈａ ｔｐｌ ；Ｉ ｒ ｅ ａ ａ ｉ ｒｃ ｉ ａｉ Ｆｉ ｔ ｏｌ ｍ ｌ
射传 输方 程求解 ３个 方面 组成 。本 文 以某液 体火 箭发 动机 为研 究对象 ，采 用逐 线积 分方法 ，基于 ＨＩ Ｒ Ｎ Ｔ Ａ
Ｓ （ ） 辐射源 函数 ，它包 含 了发射源 及 空间各 方 向 为
Ｓ（Ｓ ＝ （） ， ＋ ｓｉ （Ｓ ，） ｂ ）
４ Ｌ４ （， ， 丁Ｊ ｎ、 、Ｓ ｒｑ （ ） ） Ｓ ＝ ｉ ，
同组分 的尾 焰红 外辐射特 性 ，得 到组 分分布对 液体 火箭发 动机尾 焰红外 辐射特 性 的影 响规律 。
关键 词：尾 焰；红 外辐射 ；数 值模 拟 ；有 限体 积法
中图分类号 ：Ｖ ３ ４４ 文献标 识码 ：Ａ
Ｎｕｍ ｅ ｉ ａ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｎ ｒ ｒ ｄ Ｒａ ｉ ｔｏ ｉ ｎａ ｕｒ ｓｆ ｏ ｒｃ ｌ Ｓｉ ｌ ｔｏ ｆＩ ｆ ａ ｅ ｄ ａ ｉ ｎ Ｓ ｇ ｔ ｅ ｒ ｍ
性 散射 和物 性参 数变 化 复杂 的 问题 。 吸收 、发射 和 散 射 性非 灰介 质 内 的辐 射传 输方程 的表 达式 为
＝ ・１ ＝ ｆ （） （，） ｓ 。 ｓ 一 ａｓｌ 十 Ｖ ｌ ，） ｓ （） １
则能 够对 理论 模 型进行 验 证和 修 正 ，两种 手 段相 互 结
０ 引 言
火箭 发动 机 工作 时产 生 的红 外辐 射 ，在 火 箭底 部 加热 、发动机 性 能诊 断方面 有重 要 的研 究价 值 Ｌ， 与 １其 Ｊ 背景 形成 强 烈 的对 比 ，在 导弹 的早 期预 警 、探 测 、识 别和 跟踪 中起 到 重要 作用 。研 究途 径主 要有 理 论建 模
２ １ 年 第 ２期 ０ 总第 ３２ １ 期
文 章编 号 ：１ ０ — １ ２２ １ ）２ ０ １ — ５ ０ ４ ７ ８ （０ １０ ． ０ ９０
导 弹 与 航 天 运 载 技 术
ＭＩ ＳＳＩ ＬＥＳ ＮＤ Ａ ＳＰＡＣＥ ＶＥＨＩ ＣＬＥＳ
Ｎ ０２ ． ２０１ １ Ｓ ｕｍ ３１ Ｎｏ． ２
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