艦船排氣紅外抑制多級引射及煙羽輻射研究.pdf

1、上海交通大學博士學位論文摘要艦船排氣紅外抑制多級引射及煙羽輻射研究摘要為了提高艦船防御紅外制導武器攻擊的能力，必須設法抑制艦船的紅外輻射。艦卜特征抑制的首要目標是抑制高強度的中紅外熱輻射源，即艦船排氣輻射。因此，深入研究艦船排氣系統(tǒng)采用紅外抑制裝置后的流動換熱規(guī)律進而預測其紅外輻射特，并為艦船排氣系統(tǒng)紅外抑制裝置的優(yōu)化設計提供依據(jù)等等研究工作就顯這些研究能為我國軍艦裝備設計提供依據(jù)，在國防建設上具有重要意義性要本文在分析國內(nèi)外關于艦船排

2、氣系統(tǒng)紅外抑制研究成果的基礎上，采用理論分析和實驗研究相結(jié)合的方法，以引射器擴壓器型的艦船排氣紅外抑制裝置為研究對象，主要做了以下三個方面的工作:1.多級引射實驗研究和艦船排氣紅外抑制裝置模型的實驗測f.體引射裝置被廣泛地應用于抑制排氣噪聲、抑制熱動力裝置的紅外輻射、增加目的。在艦船排氣紅外抑制裝置中采用多級氣體引射，借助主流的動能泵吸周圍環(huán)境中具有較低溫度的空氣，使主流與被引射的環(huán)境空氣在管內(nèi)擻昆，從而降低主流溫度以及管璧溫度。通過引

3、射人口的特殊設計，使引射氣體在壁面附近形成氣膜，將高溫主流與壁面隔絕，從而更有效地抑制管壁面的紅外輻射。排氣引射及對排氣管壁表面的氣膜冷卻是本課題的核心。為了積累更多的基礎性實驗資料，作者根據(jù)紅外抑制裝置常用的幾何結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)設計構(gòu)建了多級擴壓環(huán)型氣體引射實驗臺，采用Streamline恒溫熱線風速儀在冷態(tài)工況下測定了引射流量、各級擴壓環(huán)引射入口處沿主流方向的時均速度分量隨主流流量、各級擴壓環(huán)的相對位置和幾何尺寸的變化規(guī)律。作者參與了

4、熱態(tài)條件下艦船排氣紅外抑制裝置的模型實驗測量。該實驗獲得了不同工況時紅外抑制裝置模型的熱力與氣動參數(shù)，以及測量月標(指排氣尾流煙羽和排氣管內(nèi)外壁面)和背景的輻射溫度分布及輻射強度分布f2.引射器擴壓器型艦船排氣紅外抑制裝置內(nèi)流動傳熱過程的數(shù)值計算。儷船排氣紅外抑制計算分析給出的最終結(jié)果是給定頻率范圍內(nèi)的紅外輻射能量分私其中的關鍵是流動計算，在引射擴壓系統(tǒng)給定的主流條件、幾何條件和邊界上海交通大學博士學位論文摘要THESTUDYONTHE

5、PLUMERADIATIONANDIRSSOFAMARINEGASTURBINEEXHAUSTSYSTEMWITHMULTIRINGINJECTIONDEVICEABSTRACTForincreasingthesurvivabilityofmarineshipsexposedtotheriskofattackbyIRguidedthreats，infraredsignatureemittedbytheshipsshouldbesuppr

6、essed.Firstofall，everyattemptshouldbemadetosuppresstheIRsignaturesgivenoffbytheexhaustuptakesandtheexhaustplumesofmarinegasturbines，whicharemajorsourcesofIRradiation.Itisimportantandnecessarytostudytheflowandheattransfer

7、withinthe1RSSdevice，whichcontributestotheNationalDefenceconstruction.inthepresentthesis，theflowandthermalfieldsassociatedwiththecoolingairinjectiondeviceandinfraredradiationoftheexhaustplumewerestudiednumericallyandexper

8、imentally，Theresearchworkincludesthreepartslistedasfolows:I.ExperimentalmeasurementsofmultiringentrainedfluxandtheaerothermalparametersofIRSSdevicemodelCoolingairinjectiondeviceiswidelyusedforthesuppressionofthenoisebyex

9、haustgas，infraredsignaturesbypowerinstallations，andtheaugmentationofpropulsionetc..FortheIRSSdeviceofamarinegasturbineexhaustsystem，theambientairisinducedtoflowinthroughthemultiplestagescooling碗gapswhicharemadebyaserieso

10、foverlappingringsectionsthatmakeupthedevice.Theflowinthroughthegapsprovidesthefilmcoolinglayersonthemetalsurfacesoftheexhaustduct，whichseparateshotprimaryexhauststreamfromthemetalsurfacesoftheexhaustductandmetalsurfacest

11、emperatureisreducedefectively.Thefilmcoolinglayerseventuallymixwiththeprimaryexhauststream，whichresultsinefectivecoolingoftheplume.Exhaustgasinjectionandthefilmcoolinglayersonthemetalsurfacesoftheexhaust血ctarethekeynotes

12、ofthisresearch.Inordertoaccumulatefundamentalexperimentaldata，atestconfigurationofmultiringinjectioncoolingdevicewasdesignedandconstructedinthepresentwork.ThestreamlineCFAwasadoptedtomeasuretheentrainedflux，entrainedvelo

13、cityprofilesattheentranceofsecondaryflowwithdiferentgeometryparameters.Scalemodelexperimentshavebeenconducted，atdifferentviewangelsandvariousenginepowersettings，toobtaintheaerothermalparameters.2.Numericalcalculationofth

14、eflowandthermalfieldswithintheEIDMSdeviceWhentheIRSSdeviceswork，thereexistforcedconvectionheattransferinsidetheexhaustductandfilmcoolingaswellasradiationheattransferonthemetalwallsoftheexhaustduct.Itisacomplexprocessofin