利用数值风洞实验进行四种天文圆顶的风载研究
本文选题：大气光学 切入点：大气湍流 出处：《光学学报》2015年05期
【摘要】：基于标准k-ε两方程湍流模型和2.5 m光学望远镜的4种典型天文圆顶,通过计算流体动力学软件Fluent进行数值风洞模拟实验。研究了在不同方向的恒定风作用下,圆顶打开时望远镜周围风速、湍流动能的分布状态和对天文观测的影响,以及圆顶关闭时风场对于圆顶外壁的压力情况。结果表明,封闭性较好的经典圆顶和球形圆顶对于不同方向风的阻隔效果明显,望远镜处于低速风环境,望远镜周围湍流动能较低,但视宁度较大;开放性更好的柱式和蚌壳折叠式圆顶所保护的望远镜则更多地处于高速风环境,视场方向的湍流动能相对较高,但视宁度相对较小;圆顶关闭时,顺风方向上,4种结构表面所受风压均呈现由正高压向负高压转化,最终接近于0的发展趋势。根据分析结果提出了不同天文圆顶的适用条件和不利因素,为今后不同气候环境下光学望远镜圆顶结构的设计提供了参考。
[Abstract]:Based on the standard k- 蔚 two-equation turbulence model and four typical astronomical domes of a 2.5-m optical telescope, numerical wind tunnel simulation experiments were carried out with the computational fluid dynamics software Fluent. The distribution of wind velocity, turbulent kinetic energy around the telescope and its influence on astronomical observations when the dome is opened, as well as the pressure of wind field on the outer wall of the dome when the dome is closed. The classical dome and spherical dome with good closure have obvious barrier effect on the wind in different directions. The telescope is in the low speed wind environment, the turbulence kinetic energy around the telescope is low, but the apparent Ning degree is larger. The telescopes protected by the cylindrical and clam shell dome with better opening are more in the high speed wind environment, the turbulent kinetic energy in the field of view is relatively high, but the apparent Ning degree is relatively small; when the dome is closed, when the dome is closed, the turbulence kinetic energy in the field of view is relatively high, but the apparent Ning degree is relatively small. In the downwind direction, the wind pressure on the surface of the four kinds of structures is transformed from positive high pressure to negative high pressure, which is finally close to the development trend of 0. According to the analysis results, the suitable conditions and unfavorable factors of different astronomical dome are put forward. It provides a reference for the design of optical telescope dome structure in different climate environment.
【作者单位】： 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所;中国科学院天文光学技术重点实验室;中国科学院大学;中国南极天文中心;
【基金】：国家自然科学基金(U1331119)
【分类号】：TH751
【参考文献】
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本文编号：1699378
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