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壁式喷头红外降温特性试验研究

付云鹏 范骏威 杨卫英 袁杰 刘梅楠 张祥瑞

付云鹏, 范骏威, 杨卫英, 袁杰, 刘梅楠, 张祥瑞. 壁式喷头红外降温特性试验研究[J]. 红外技术, 2023, 45(5): 513-520.
引用本文: 付云鹏, 范骏威, 杨卫英, 袁杰, 刘梅楠, 张祥瑞. 壁式喷头红外降温特性试验研究[J]. 红外技术, 2023, 45(5): 513-520.
FU Yunpeng, FAN Junwei, YANG Weiying, YUAN Jie, LIU Meinan, ZHANG Xiangrui. Experimental Analysis of Infrared Cooling Characteristics of Wall-attached Nozzle[J]. Infrared Technology , 2023, 45(5): 513-520.
Citation: FU Yunpeng, FAN Junwei, YANG Weiying, YUAN Jie, LIU Meinan, ZHANG Xiangrui. Experimental Analysis of Infrared Cooling Characteristics of Wall-attached Nozzle[J]. Infrared Technology , 2023, 45(5): 513-520.

壁式喷头红外降温特性试验研究

详细信息
    作者简介:

    付云鹏(1988-),男,博士研究生,高级工程师,现从事船舶红外隐身技术研究。E-mail:825540041@qq.com

  • 中图分类号: TN219

Experimental Analysis of Infrared Cooling Characteristics of Wall-attached Nozzle

  • 摘要: 随着红外探测技术的发展,水幕成为舰船红外隐身研究的焦点,而对于水幕降温与水雾遮蔽两种水幕效应对红外探测特性的影响及其内在的物理机制目前尚未形成统一的认识。针对舰船8~14 μm波段的红外辐射问题,基于典型的壁式喷嘴建立壁式喷头试验系统,研究了不同喷射距离、不同喷射总流量以及不同温度钢板对壁式喷头的红外降温特性的影响。试验结果表明,当目标钢板处于中空区和中空区与覆盖区交界,红外降温速率分别为2.03℃/min和3.31℃/min,处于覆盖区时,喷射存在非重叠区和重叠区,非重叠区降温速率最大为6.18℃/min,其同半径距离下的重叠区降温速率为6.54℃/min,且此时重叠区的红外降温时长为40 s,比非重叠区缩短了32 s。喷射总流量的增加对钢板的降温表现出明显的增益性,并且钢板初始温度越高,壁式喷头对其的降温速率越快。此外,水幕内外的钢板温差最大可达8.49℃,表明壁式喷头形成的水幕喷淋能有效遮掩钢板表面温度,降低舰船表面的红外可探测性,实现水幕喷淋隐身。该研究结果可对提高舰船的红外隐身性能提供技术参考。
  • 图  1  壁式喷头实物图

    Figure  1.  Physical picture of wall attached nozzle

    图  2  壁式喷头的压力-流量特性曲线

    Figure  2.  Pressure-flow characteristics curve of wall attached nozzle

    图  3  壁式喷头试验台原理图

    Figure  3.  Schematic diagram of the test bench of the wall attached nozzle

    图  4  流量特性曲线

    Figure  4.  Flow characteristic curves

    图  5  喷射范围示意图

    Figure  5.  Schematic diagram of spray range

    图  6  水敏试纸灰度化

    Figure  6.  Grayscale of water sensitive test paper

    图  7  壁式喷头雾化颗粒直径分布

    Figure  7.  Atomized particle diameter distribution of wall attached nozzle

    图  8  钢板水浴加热图

    Figure  8.  Water bath heating diagram of steel plate

    图  9  钢板加热后热成像图

    Figure  9.  Temperature map after the steel plate is heated

    图  10  不同距离下钢板表面温度对比

    Figure  10.  Comparison of surface temperature of steel plate at different distances

    图  11  不同喷射总流量下温度随时间的变化特性曲线

    Figure  11.  Variation curves of temperature with time at different total spray flow rates

    图  12  不同温度钢板下温度随时间变化特性曲线

    Figure  12.  Variation curves of temperature with time at different temperatures of steel plate

    图  13  非重叠区与重叠区钢板表面温度对比

    Figure  13.  Comparison of surface temperature of steel plate in non-overlapping zone and overlapping zone

    表  1  不同高度下喷嘴喷射范围

    Table  1.   Nozzle spray range at different heights

    No. H/m Minimum injection radius/m Maximum injection radius/m Coverage area/m
    1 0.4 1.3 3.4 2.1
    2 0.6 2.1 4.8 2.7
    3 0.8 2.2 5 2.8
    Note: H is the vertical distance between the middle spray hole and the ground.
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    表  2  水幕内外钢板温度

    Table  2.   Steel plate temperature inside and outside the water curtain 

    Time Thermocouple/℃ Infrared thermal imaging camera/℃ Difference value/℃
    10 s 45 40.45 4.55
    20 s 43 38.28 4.72
    30 s 42.7 36.58 6.12
    40 s 41.3 34.91 6.39
    50 s 40.9 33.26 7.64
    60 s 40.4 31.91 8.49
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-18
  • 修回日期:  2023-01-31
  • 刊出日期:  2023-05-20

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