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非球形微粒及其形成烟幕的消光机理研究

李毅  
【摘要】: 烟幕作为一种能有效对抗精确制导武器的防御措施,在现代高科技战争中的地位日趋重要。本文就非球形微粒及其形成烟幕的消光机理开展了研究,针对烟幕对辐射衰减的理论模型,进行了非球形微粒及其形成烟幕的消光特性数值模拟。 文章首先回顾了微粒消光研究的发展历程,接着对目前微粒消光的各种计算方法进行评价和比较。然后根据T矩阵方法,采用回转体微粒消光特性的计算模型编制出的相应程序,对固定取向和随机取向的非球形回转体微粒的消光截面、散射截面、吸收截面及散射相函数进行了计算。本文还将“凝聚体—凝聚体”凝聚模型应用于烟幕凝聚现象研究,模拟出了烟幕凝聚粒子的可能结构,并且根据T矩阵方法发展了凝聚粒子消光特性的计算方法,结合Monte Carlo方法,编写了能够模拟实际烟幕凝聚粒子消光截面、散射截面的计算程序。通过与其他方法及已知结果的比较,证明完成的程序是精确可靠的。在此基础上讨论了微粒的形状、大小、表面特征、凝聚状态、折射率等一系列因素对消光性能的影响,并对其中的一些结论进行了实验验证。本文最后讨论了辐射在随机分布微粒形成烟幕中的传输过程,根据烟幕微粒的消光特性计算出辐射通过烟幕后的能量分布情况,讨论了在烟幕研究中应用Lambert—Beer定律的误差问题,并对透过率随烟幕浓度的变化情况进行了实验研究,结果表明,理论计算结果能够与实验数据较好吻合。


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