碳颗粒群抑制螺旋桨飞机尾流红外模拟研究：关键参数与模型选择

本文档探讨的是旋桨飞机尾流红外抑制的数值模拟研究，针对碳颗粒群在红外隐身技术中的应用进行了深入分析。该研究利用了计算流体力学软件Fluent作为平台，主要采用了射线追踪法来模拟红外辐射传输过程。作者面临的主要挑战包括选择合适的流体力学模型（如Realizable'K-ε模型）、多相流模型（如欧拉-拉格朗日方法和欧拉-欧拉方法）以及精确设置边界条件。 在模型选择方面，为了精确处理复杂的尾气流动和碳颗粒群的影响，研究者采用了多种模型结合的方法。例如，流场计算采用Realizable'K-ε模型，考虑到尾气成分的多样性，采用组分输运模型处理各相之间的相互作用。在辐射传输方面，选择了DOM模型来考虑高温尾气与碳颗粒间的辐射换热以及颗粒自身的散射和发射效应。对于螺旋桨旋转部分，使用了多重参考系坐标模型(MRF模型)和混合平面模型(MP模型)。 边界条件的设置是关键环节，研究者根据实际飞行条件设定。巡航高度为4000米，考虑了国际标准大气参数，如大气密度、压强和温度。环境人口(Inlet-1)模拟螺旋桨飞机前的气流入口，设定速度和温度；环境人口(Inlet-2)代表外部大气环境，采用压力人口；环境出口(Outlet)则保持压力恒定。在螺旋桨旋转区域，根据飞机转速设置了转速和压力人口/出口边界条件，并通过混合面模型与外部流场交互。 此外，由于碳颗粒群分布对红外抑制效果有直接影响，研究者特别关注了拉格朗日离散相模型的选择，因为这种方法适用于低载荷下的颗粒流动，更符合研究的需求。 这篇论文通过对旋桨飞机尾流红外辐射的数值模拟，探讨了碳颗粒群抑制策略的计算方法和边界条件设置，为后续的实验研究和设计方案提供了有价值的参考依据。这项工作对于提高航空器的红外隐身性能具有重要意义。