3。3 不同风速对圆柱温度场分布的影响 28

4 对计算结果的验证 29

结  论 32

致  谢 33

参 考 文 献 34

附录A 36

1 绪论

1。1 课题的研究背景及意义

近年来，由于能源紧缺，各国逐渐将注意力转移到对海洋能源的开采中，未来的海上资源争夺战似乎不可避免。而海天背景的红外辐射理论建模正好能够帮助我们更多的认识和了解海洋。通过海天背景模型的建立，可以利用环境参数预先估测海洋的红外辐射特性，以便为海上作战提供实际有用的工程模型和数据库[1]。海面的红外辐射模型和数据库，是海上各种目标监测的关键所在，更是对海上的目标红外进行隐身设计的根据。对海面目标，尤其是舰船的红外辐射场的计算机模拟，对红外系统的仿真、研究和制造以及国防科学的其它领域都有非常重要的实际意义。 近20年来，该项技术已经成为国际和国内高度重视的研究课题[2~4] 。近年来, 国内在该方面的研究亦已取得了很大的进展[5]。论文网

如果要获得物体表面红外辐射图像，最基本的是先获得其温度场分布图。一般来说，获取目标及场景的红外图像及相关的特征数据的方法主要有两种[6]。一种是实地测量，记录关键性的有用的数据，然后对数据进行整理和统计、进行建模。具体来说，这种方法是利用各种辐射强度测量仪器完成对处在不同工况下的目标的测量并把这些实测数据整理成数据库，总结出其中的规律[7]，供以后的科研工作使用。另一种是理论分析与数值模拟。根据已有的理论公式来建立描述目标的动量守恒、能量守恒方程式并将目标所在环境的复杂背景简化与转化为合理的边界条件，之后采用合适的数值计算方法求解建立的方程得到模拟的温度场与辐射强度场等。

近年来，利用 CFD等软件实现地面目标的温度场数值模拟的例子越来越多。其中， Fluent 软件，作为模拟具有流体流动及热传导的计算机程序，是使用最广泛的[9]。然而 Fluent 软件在设置材料参数，数学模型，边界条件等方面的过程比较复杂，针对性不高，而且以往较少应用于海天背景中。若加上用户自定义函数（ UDF），则会增加操作难度，关联文件存储位置不当时容易出现闪退的问题。因此增加了模拟的难度。

1。2 国内外研究现状

1。2。1 国外研究现状

1。2。2 国内研究现状

1。3 研究内容

查阅文献了解如何对海面目标进行理论和物理建模，通过ICEM、fluent等软件进行建模和数值模拟。具体内容如下：

（1）查阅文献，考虑太阳辐射、天空背景辐射、海面背景辐射、目标与外界对流换热等外部因素以及海面目标自身辐射等内部因素，建立海面目标的理论模型。根据理论模型并结合实际生活，建立海面目标的几何模型。此处假定海面目标为海上舰船露出海面正好与海面相接的部分，海水计算域较大，那么目标尺寸不宜过小。

（2）将海面目标和海水整体的三维模型导入ICEM中进行非结构化网格的划分，划分完成后，在fluent中设置计算模型的相关边界条件，并自主学习用户自定义函数（UDF），编写热流密度随外界环境的改变而改变的函数作为圆柱外部边界条件和海面温度条件。文献综述

（3）查找4个季节不同的天气参数，得到海面和大气在不同时刻的温度，模拟四季海面目标圆柱的温度场分布。