Simulación Numérica de Radiación Espectral para Vehículos Hipersónicos
Autores: Du, Xubo; Shi, Yongqiang; Yang, Qingzhen; Song, Dahe; Liu, Xinyuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Simulación Numérica de Radiación Espectral para Vehículos Hipersónicos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Radiación espectral
Vehículos hipersónicos
Secuencias de baja discrepancia
Método de Monte Carlo inverso
Reacciones químicas fuera de equilibrio
Fallos en recubrimientos de alta emisividad
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
La radiación espectral de los vehículos hipersónicos y los campos de flujo circundantes es crucial para la detección óptica de objetivos. Un enfoque novedoso combina Secuencias de Baja Discrepancia con el Método de Monte Carlo Inverso para simular la radiación espectral de misiles hipersónicos. Se investigaron los efectos de las reacciones químicas fuera de equilibrio y las fallas en los recubrimientos de alta emisividad en la radiación espectral de un misil hipersónico bicono típico. Se encontraron diferencias significativas entre los modelos de equilibrio químico, no equilibrio, no reactivo y de pared catalítica. Las fallas en los recubrimientos de alta emisividad ocurren principalmente en las regiones de alta temperatura del cono de nariz y las aletas. El modelo fuera de equilibrio muestra una distribución de pico de transición de NO en la capa de choque de la cabeza dentro de la banda gamma ultravioleta, con una radiación ultravioleta integrada (200-300 nm) tres veces mayor que el modelo de equilibrio. En la banda de 1-3 m, la intensidad de radiación del modelo fuera de equilibrio a un ángulo de detección horizontal de 120 grados es aproximadamente 1.46 veces mayor que la del modelo de equilibrio. Usando la emisividad real del recubrimiento, la intensidad de radiación en la banda de 3-5 m es aproximadamente un 5% mayor, y en la banda de 8-14 m es aproximadamente un 8.51% menor que el modelo de emisividad uniforme. Cuando la emisividad del recubrimiento de alta emisividad falla en un 40%, la intensidad en la banda de 3-5 m disminuye aproximadamente un 15.38%, y la intensidad en la banda de 8-14 m disminuye aproximadamente un 12.67%.
Descripción
La radiación espectral de los vehículos hipersónicos y los campos de flujo circundantes es crucial para la detección óptica de objetivos. Un enfoque novedoso combina Secuencias de Baja Discrepancia con el Método de Monte Carlo Inverso para simular la radiación espectral de misiles hipersónicos. Se investigaron los efectos de las reacciones químicas fuera de equilibrio y las fallas en los recubrimientos de alta emisividad en la radiación espectral de un misil hipersónico bicono típico. Se encontraron diferencias significativas entre los modelos de equilibrio químico, no equilibrio, no reactivo y de pared catalítica. Las fallas en los recubrimientos de alta emisividad ocurren principalmente en las regiones de alta temperatura del cono de nariz y las aletas. El modelo fuera de equilibrio muestra una distribución de pico de transición de NO en la capa de choque de la cabeza dentro de la banda gamma ultravioleta, con una radiación ultravioleta integrada (200-300 nm) tres veces mayor que el modelo de equilibrio. En la banda de 1-3 m, la intensidad de radiación del modelo fuera de equilibrio a un ángulo de detección horizontal de 120 grados es aproximadamente 1.46 veces mayor que la del modelo de equilibrio. Usando la emisividad real del recubrimiento, la intensidad de radiación en la banda de 3-5 m es aproximadamente un 5% mayor, y en la banda de 8-14 m es aproximadamente un 8.51% menor que el modelo de emisividad uniforme. Cuando la emisividad del recubrimiento de alta emisividad falla en un 40%, la intensidad en la banda de 3-5 m disminuye aproximadamente un 15.38%, y la intensidad en la banda de 8-14 m disminuye aproximadamente un 12.67%.