风驱雨与湿热耦合作用下的地面目标表面温度计算模型

天气环境变幻莫测,阴雨天气更是不可避免,研究地面目标表面热特征可以更好地服务于热红外探测与热红外制导,提高目标定位的准确性。阴雨天气条件下地面目标表面降雨分布受降雨、风力影响;地面背景受透水材料的水分吸收及蒸发带来的潜热影响,致使地面目标表面的热特征具有不确定性。文中将空气流动模型、辐射换热模型、风驱雨模型和湿热耦合模型相结合,在开源平台Open FOAM提出了一种集成考虑风驱雨与湿热耦合的地面目标表面温度计算模型,研究阴雨天气条件下地面目标表面的热特征以及降雨强度和风向对目标表面温度特性的影响。结果表明:利用该集成计算模型计算目标表面温度的模拟值与热电偶实测值变化趋势高度一致,数值计算24 h各表面的平均绝对误差为0.95 K;存在降雨的时刻目标表面的温差较小,受降雨与风向的影响,目标的迎风面因降雨捕获率较高,温度通常低于背风面温度;降雨强度、风速风向发生改变均会影响目标表面降雨捕获率分布,从而影响表面温度特征分布。研究表明该方法具有可靠性和较好的精确性,可为阴雨天气条件下复杂地面目标的热特性分析提供方法支撑。