Пространственные модели излучения струй продуктов сгорания ракетных двигателей

Развитие алгоритмов локальной выборки имитационного моделирования сигнатур:

1
  • Генерация квазислучайных чисел;
  • Расчет угловых координат изотропного и анизотропного случайного единичного вектора;
  • Статистическое оценивание начальных координат траекторий фотонов;
  • Расчет траектории группы фотонов в неоднородной среде;
  • Моделирование длины свободного пробега;
  • Статистическое оценивание столкновительных процессов фотонов с частицами среды;
  • Расчет вероятности поглощения или рассеяния группы фотонов;
  • Оценка вклада в направленную силу излучения после каждого элементарного акта взаимодействия группы фотонов с частицами среды;
  • Расчет спектральной интенсивности излучения по результатам имитационного моделирования;
  • Расчет спектральных потоков теплового излучения;
  • Оценка статистической погрешности результатов имитации.

Температура газа (слева) и конденсированной фазы (справа) в осесимметричной струе.

2 3

Температура газа в блочной струе.

4 5

Интегральная излучательная способность трехблочной струи I-го типа с высоким уровнем рассеяния Nph=106.

6 7

Спектральная сигнатура тактической ракеты с топливом на основе AP/HTPB.

8 9
xAl2O3=0.0005, rp=1.0 мкм, NAl2O3=4.04*104 см-3 xAl2O3=0.05, rp=1.0 мкм, NAl2O3=4.25*106 см-3

Предсказание спектральной направленной излучательной способности цилиндрического объема (H2O/N2) при высоких температурах. Интерпретация экспериментальных данных ERIM

10
11 12
Спектральная оптическая модель с усреднением на 25 см-1 Оптическая модель, основанная на базе данных HITRAN

Предсказание спектральной направленной излучательной способности цилиндрического объема (СО2/N2) при высоких температурах. Интерпретация экспериментальных данных ERIM

Экстраполированные по температуре данные HITRAN.

13 14 15
Усреднение по вращательной структуре (JLBL=0, JSUM=1) Усреднение по вращательной структуре (JLBL=0, JSUM=0) Статистическая модель вращательных линий (JLBL=3)

Предсказание спектральной направленной излучательной способности цилиндрического объема (СО2/N2), ослабленной холодным газом. Интерпретация экспериментальных данных ERIM

Экстраполированные по температуре данные HITRAN.

16 17
Статистическая модель вращательных линий (JLBL=2, аппроксимация слабой линии); спектрально-групповая модель 25 см-1 Статистическая модель (JLBL=2); спектрально-групповая модель 25 см-1

Предсказание спектральной направленной излучательной способности цилиндрического объема (СО2/N2), ослабленной холодным газом. Интерпретация экспериментальных данных ERIM

Line-by-line расчеты со спектральным разрешением 0.0083 см-1.

18 19 20

Основные результаты последних лет

  • Разработан программный комплекс расчета направленной спектральной излучательной способности (сигнатур) излучающих пространственных объектов астрофизики и атмосферной физики, основанный на методах имитационного моделирования Монте-Карло;
  • Принципиальной научной новизной разработанного программного комплекса является возможность определения спектральной излучательной способности струй излучающих объемов произвольной формы;
  • Данный программный комплекс включает в себя электронную базу данных спектральных оптических свойств нагретых газов и низкотемпературной плазмы.

Актуальные проблемы

  • Создание баз данных спектральных оптических свойств излучающих газов при высоких температурах с учетом тонкой вращательной структуры спектра и неравновесного возбуждения молекулярных компонент;
  • Разработка новых имитационных алгоритмов (включая алгоритмы параллельных вычислений) расчета спектральной излучательной способности с учетом и без учета тонкой вращательной структуры;
  • Расчет сигнатур излучающих объектов с учетом тонкой вращательной структуры спектра;
  • Создание трехмерных моделей имитационного моделирования, учитывающих пространственно-временные флуктуации и неравновесное излучение.