船用排气引射器红外辐射特性研究
摘要
随着红外制导武器的发展，抑制船舶辐射的红外信号愈发重要，为了有效提高船
舶在高风险海域内航行时的隐身性能与生存能力，必须有效降低排气管道及其附属结
构和烟羽向外辐射的红外信号。排气引射器是船用排气系统中常用的红外抑制装置，
具有结构简单、降温效果好、不需要使用额外动力装置等优势。因此，研究船用排气
引射器的红外辐射特性具有重要意义。本文首先采用计算流体力学方法对船用排气引
射器的流场与温度场进行了模拟，然后使用Python语言编写了基于温度场求解红外
辐射场的计算程序，对船用排气引射器红外辐射特性进行了数值计算，通过正交试验
法与响应曲面法对船用排气引射器进行多目标优化，最终得到了兼顾流动性能与辐射
性能的结构。本文的具体工作如下：
（1）以某型船用排气系统为基础设计船用排气引射器，采用计算流体力学方法
对包含排气引射器本身和排气引射器排出烟羽的完整流场进行了仿真计算，并分析了
该船用排气引射器的温度场与流场，研究了船用排气引射器组成结构对其整体性能的
影响。
（2）结合红外辐射的基本理论与气体辐射谱线数据库，使用Python语言编写了
基于温度场求解红外辐射场的计算程序。验证计算表明程序具有较高的求解精度和适
用性。采用自主计算程序计算了原型船用排气引射器红外辐射强度分布情况，分析了
影响船用排气引射器红外辐射强度的结构特征。
（3）以原型船用排气引射器结构为基础，采用正交试验的方法，分析了喷管与
混合管内套管结构参数对船用排气引射器性能的影响。基于多因素少水平的正交表确
定了影响结果最显著的结构参数，并给出了对结果影响不显著的其他结构参数的最佳
组合。
（4）将正交试验改进后结构作为响应曲面试验的初始结构，采用典型Box-
Behnken设计方法开展了响应曲面试验。定义了综合考虑压力损失与辐射强度的响应
曲面试验指标，采用响应曲面法拟合得到了结构参数与响应值之间的函数关系，最终
得到了兼顾压力损失与辐射强度的船用排气引射器结构。
关键词：红外抑制装置；排气引射器；数值模拟；红外辐射；优化设计
I
船用排气引射器红外辐射特性研究
Abstract
Withthedevelopmentofinfrared-guidedweapons,ithasbecomeincreasinglyimportant
tosuppressinfraredsignalsemittedfromships.Inordertoeffectivelyimprovethestealth
performanceandsurvivabilityofshipsinhigh-riskseaareas,itisnecessarytoreducethe
infraredsignalsradiatedfromtheexhaustpipesandassociatedstructuresandsmokeplumes.
Theexhaustejectorisacommonlyusedinfraredsuppressiondeviceinshipexhaustsystems,
whichhastheadvantagesofsimplestructure,goodcoolingeffect,andnoneedforadditional
powerdevices.Therefore,itisofgreatsignificancetostudytheinfraredradiation
characteristicsofshipexhaustjetinjectors.Inthispaper,thecomputationalfluiddynamics
methodwasusedtosimulatetheflowfieldandtemperaturef