南京理工大学 能源与动力工程学院, 江苏 南京 210094
采用随机表面的计算机生成方法模拟了卫星表面起伏形貌;考虑了空间环境的辐射热流, 采用蒙特卡罗法计算起伏表面面元间的辐射传递系数, 完成了起伏表面的温度分布计算;考虑表面双向反射分布函数, 建立了起伏表面随方向变化的红外辐射强度计算模型, 并且以卫星常用的镀铝聚酰亚胺薄膜材料为例, 分析了空间目标起伏表面的红外辐射特性。计算结果表明: 随机起伏表面的红外辐射特性与理想平面的红外辐射特性差别明显;表面温度分布和红外辐射分布与表面的起伏形貌特征相关性很强。其结果可以为空间目标红外探测技术的研究提供更加有效的支撑。
空间目标 红外特性 表面光学 随机表面 space object infrared characteristics optics at surfaces random surface BRDF BRDF 红外与激光工程
2016, 45(5): 0504003
南京理工大学能源与动力工程学院, 江苏 南京 210094
采用大气逐线辐射传递计算模型前向参考辐射模型(RFM)，计算了高层大气在局地热力平衡状态(LTE)与非局地热力平衡状态(non-LTE)条件下主要大气分子红外光谱带的临边辐射。以定义的相对偏差为指标，分析了白天与夜间情况下non-LTE大气对红外临边辐射的影响，确定了LTE条件的大气高度适用范围，并对白天与夜间的临边辐射进行比较。分析结果表明，高层大气在non-LTE与LTE条件下的红外临边辐射有显著偏差，白天太阳抽运作用会增加这两种条件下的偏差。在白天与夜间环境下，部分光谱带的辐射会有明显差异。除白天CO2 4.3 μm光谱带外，其他光谱带在60 km以下non-LTE与LTE不会有较明显偏离，其中CO2 15 μm光谱带能达到80 km左右。分析结果可为高层大气辐射计算模型提拱理论基础。
大气光学 非局地热力平衡状态 前向参考辐射模型 高层大气 红外临边辐射 光学学报
2014, 34(10): 1001001
1 上海空间电源研究所, 上海 200245
2 南京航空航天大学, 南京 210000
对太阳能热光伏系统(STPV)进行了全面的实验研究, 对系统组成装置即聚光器、辐射器、滤波器、电池、散热器等进行了合理的选型及加工; 设计了系统中热光伏转换器的整体结构, 并进行实验搭建, 结合自动跟踪装置, 对整个STPV系统进行了现场测试, 分析了太阳能量密度对辐射器温度的影响, 对不同辐射器入口条件下的温度分布进行了比较, 并测量了不同辐射器温度下的电池输出特性; 研究了散热器流速对电池温度及其输出功率的影响; 讨论了实验测量值与理论解存在差异的原因。
太阳能热光伏系统 辐射器 电池 输出功率 效率 STPV emitter cell power output efficiency
南京理工大学动力工程学院，江苏 南京 210094
装甲车辆红外隐身效果评估是研制新型装甲车辆，提高其生存力和战斗力的关键技术之一。建立了利用识别概率进行装甲车辆隐身效果评估的方法，该方法通过基于目标与背景纹理相似度的红外图像目标识别概率计算模型，计算模拟红外图像中装甲车辆的识别概率。结果表明该评估方法可以对战车的红外隐身效果进行评估，结合目标与背景红外辐射特性模拟软件可以对研制中的新型装甲车辆的红外隐身方案以及现役型号装甲车辆红外隐身改进措施的隐身效果进行评估。
红外隐身效果评估 纹理相似度 装甲车辆 assessment on the infrared stealth effect texture similarity armord vehicle
南京理工大学动力工程学院， 江苏 南京 210094
空间外热流是影响大气层外弹道式目标红外辐射特性的重要因素，其计算方法产生的精度将直接决定大气层外弹道式目标红外辐射特性计算结果的精度。分别用简化和精细两种模型计算了大气层外弹道式目标的温度场、目标红外辐射分布，对比分析了自转和不自转条件下，两种模型在计算结果上的差异。计算结果表明两种模型在目标接收地球辐射和反照加热的计算上存在不一致，精细模型计算所需时间远大于简化模型计算所需时间。
简化模型 精细模型 大气层外弹道式目标 红外辐射特性 the simple model the particular model the extraatmospheric ballistic target the infrared signature
将光子晶体的禁带特性应用于热光伏技术的光谱选择控制.针对锑化镓(GaSb)热光伏电池,采用硅(Si)和二氧化硅(SiO2)优化设计了一维光子晶体滤光器.研究了这种滤光器的光谱特性,分析了滤光器的介质层厚度偏差、周期以及热辐射能量入射角度对滤光器光谱特性的影响,研究了高温辐射体不同温度时这种滤光器的光谱效率.
光谱特性 一维光子晶体 滤光器 热光伏技术 光谱效率
Morpho蝴蝶结构显色是结构显色研究中最热门的分支之一,其显色原理主要在于物理光学作用.根据Morpho蝴蝶的表皮微结构,建立了计算模型;利用时域有限差分方法(finite difference time domain method FDTD)对结构模型在自然光照射下的结构显色特性进行计算,根据计算结果分析了Morpho蝴蝶的颜色之谜,揭示了其结构显色的原理.计算分析结果与观察结果完全吻合,说明研究方法具有可行性.
Morpho蝴蝶 结构显色 时域有限差分方法 反射
南京理工大学,动力工程学院,江苏,南京,210094
为模拟生成地球红外辐射背景图像,研究其成像方法.首先将地球表面划分为若干地表区域,考虑大气传输特性、地表类型、地表经纬度及地表海拔高度等因素影响,根据地表类型,建立地球表面区域温度模型和红外辐射亮度模型,然后运用数值计算方法得到地球表面温度和红外辐射亮度分布.根据红外探测器视角与视点,利用OpenGL实现了红外探测器在太空中对地球背景红外辐射亮度的三维图像显示.结果表明,模拟生成的地球红外背景图像效果逼真,可用于红外目标识别和仿真应用.
地球背景 红外辐射 大气传输特性
南京理工大学,动力工程学院,江苏,南京,210094
卫星的红外辐射特征对于工作卫星与失效卫星的判别具有重要意义,根据卫星与地球、太阳之间的位置关系,计算了太阳直接辐射角系数,利用随机模拟法计算了地球反照和地球红外辐射角系数,建立了卫星温度控制方程,并利用辐射传递系数的概念和蒙特卡洛方法进行辐射换热的计算,对卫星温度场进行了求解,讨论了卫星红外辐射特征的计算方法,并对其特性进行了分析计算,结果表明:卫星的散热面是区别工作卫星和失效卫星的依据.
红外辐射特征 热模型 卫星 Infrared feature Thermal model Satellite
1 南京理工大学,动力工程学院,江苏,南京,210094
2 电子工程学院,安徽,合肥,230037
论述了弹道式目标大气层外飞行过程中红外辐射分布的理论计算方法,并编制了相应的计算机程序.以某钝锥体外形弹道式目标为例,对夜间和午间条件下其发射和反射的红外辐射频谱分布和空间分布分别进行了数值计算,计算结果验证了理论方法和计算程序的正确性.
弹道式目标 红外辐射 热辐射 Ballistic target Infrared radiation Thermal radiation
