人工制备的几种生物材料生产成本低、密度小、形态可控、安全环保, 在可见光和红外等波段具有较好的消光能力, 可作为一种新型消光材料, 弥补无机消光材料的不足。针对当前军、民用领域对新型生物消光材料的需求, 将生物消光材料中的絮状生物颗粒等效为子弹玫瑰花型粒子, 根据牛顿第二定律和梯度-输运理论, 建立生物消光材料沉降模型和扩散模型, 并讨论絮状生物颗粒结构和风速、大气稳定度对生物消光材料空气动力学特性的影响。结果表明: 分枝数目、长度、半径决定絮状生物颗粒结构; 在某种特定条件下, 絮状生物颗粒沉降速度较等体积球颗粒沉降速度降低了50％; 烟团遮蔽面积可达20 m2以上。模型的构建将为生物消光材料发展及实际应用提供理论基础。

生物材料具有形态丰富、粒径分布广、培养周期短、质量密度低等特点, 研究其性能特点对发展新型消光材料具有重要意义。针对生物消光材料在实际应用中的扩散特性, 根据莱赫特曼扩散理论, 建立了生物消光材料扩散模型,然后对典型自然环境下的生物材料扩散进行了模拟仿真, 并定量讨论了风速、地面粗糙度等因素对生物材料扩散的影响。结果表明, 受风速以及地面粗糙度等原因的影响, 参考点高度的生物材料浓度的最大值不断减小, 其空间位置也随着时间的变化不断移动。风速越大, 地面粗糙度越高, 生物消光材料扩散速率越大。