箔条云空中运动及电磁散射建模与仿真

摘要

箔条是一种使用历史悠久的无源干扰物，对于提升雷达作战性能有非常大的影响。箔条的干扰效果与箔条本身扩散特性、大气条件、大气中空气的流动、飞机尾流的影响密不可分，因此研究箔条云的空中运动特性和电磁散射特性具有重大意义。 本论文首先介绍了箔条云和飞机湍流的研究意义和国内外研究现状，叙述了箔条的质心干扰原理，对干扰过程作了生动的图解。阐述了不同种类的箔条的下降速度、截射面积、刚性以及留空时间等物理特性，为箔条的使用提供了参考。针对不同类型的箔片的最大电磁散射面积做了仿真比较分析，并结合仿真结果分析介绍了箔条弹的使用特性，为分析箔条干扰提供了实际意义。 其次分析了大气中箔条扩散的动力学特征，介绍了箔条气象学。对单个箔条进行了受力分析，详细研究了大气中影响箔条运动的相关影响因素，讨论了不同因素对箔条运动扩散的具体影响，给出了相对应的经验数据。之后介绍了影响箔条云运动的载机在空中运动的尾迹特征，对研究箔条云运动特性具有重大意义。在已有的箔条云物理模型理论和分析箔条受力情况基础上，充分考虑各种影响因素，结合相关的经验数据，建立了特定条件下的箔条云的球体扩散模型，并且做了相应的仿真分析，仿真结果与实测的物理模型吻合。 最后研究了飞机涡流迹和模拟湍流的数值模拟方法，研究了飞机涡流迹的形成区、稳定区、不稳定区和断裂区，为机载箔条弹在空中运动的研究扩展了思路。模拟湍流的数值模拟方法包括DNS,LES，RANS方法，简要介绍了各个方法的优缺点。本文着重介绍了离散涡方法，主要包括离散涡方法的理论基础，如点涡、涡段、闭合涡框，对每个部分的物理理论和扰动速度作了详细介绍。其次在针对大雷诺数的情况下，运用离散涡方法模拟分离流和射流中自由紊流的模拟方法，结合箔条在大气中的扩散及受力分析的理论知识，提出了一种基于离散涡方法的箔条云空中运动算法。

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