大口径光学系统气动光学效应及抑制技术研究
发布时间：2021-11-27 11:56
气动光学效应是降低大口径光学系统或复杂环境气流下光学系统像质的重要因素。研究气动光学效应并提出相应的抑制措施可有效的提升像质。因此,研究气动光学效应及其抑制技术具有较高的科研价值和工程意义。流体导致的气动光学效应主要是由流场密度变化产生的折射率分布不均引起的。本文针对某米级口径扩束系统,在三级、四级和五级风力（4m/s、6m/s和9m/s）,进风角度为0°、30°、45°、60°,进风温差为0 K、10 K、20 K情况下进行了流场分析。研究发现,环境气流进入扩束系统后,与系统内部复杂结构相互作用产生低速湍流。流场中包含了较多不易耗散的涡流团,从而引起气流密度变化,并最终导致介质折射率改变。流体密度场的分布与涡流的形状、尺度、位置有关,且随着环境气流风力等级和扩束系统口径的增加,流场的密度变化越复杂。同时,环境气流进风角度对流场的影响受到扩束系统镜筒的制约。当进风角度在在0°45°之间时,大部分气流能够进入系统内部,对流场的影响较大;当进风角度为约60°时,由于镜筒的阻挡作用,进入内部流场的气流减少,造成的影响降低。环境气流同扩束系统之间的温差会导致气体流动,从而...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
荷兰开放式望远镜
[3]。图1.2 GREGOR太阳望远镜Figure 1.2 GREGOR SolarTelescope印度天体物理研究所在班加罗尔的 2 米望远镜（National Large SolarTelescope, NLST），也采用了开放的伸缩式圆顶结构，可以允许空气自由流动以减少阻力[4]。图1.3印度国家大型太阳望远镜Figure 1.3 National Large SolarTelescope, NLST[4]4 米先进技术太阳望远镜（Advanced Technology Solar Telescope, ATST）是世界上研究太阳磁场的最先进望远镜。该望远镜及周围环境的控制是其面临的一个主要问题。它的圆顶为高度通风的结构，可以实现被动进风。同时采用稳定的无扰动气流对望远镜镜面吹气，可以较好的控制环境气流引起的光学畸变。它的圆顶上还设计了大的排气孔，可以最大限度的将环境气流引出系统内部区域[5]。
其桁架结构是开放式的。为了减少环境的影响，科学家为折叠式帐篷圆顶。一旦圆顶完全打开，它就在风速高达 30 m/s 的情况因此，必须尽量减小风吹过时对望远镜观测能力的影响[3]。图1.2 GREGOR太阳望远镜Figure 1.2 GREGOR SolarTelescope印度天体物理研究所在班加罗尔的 2 米望远镜（National Large escope, NLST），也采用了开放的伸缩式圆顶结构，可以允许空气自由少阻力[4]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Preface:Planning the scientific applications of the Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope[J]. Di Li,John M.Dickey,Shu Liu. Research in Astronomy and Astrophysics. 2019(02)
[2]单涡旋场激光传输特性研究[J]. 许凌飞,毕鹏,周志超,任天荣. 上海航天. 2016(04)
[3]一种分析气动光学传输效应的等效透镜方法[J]. 李征威,向伟,徐保树,张程硕. 红外技术. 2016(06)
[4]Effects of Compressibility and Knudsen Number on the Aero Optics in Hypersonic Flow Fields[J]. 任维,刘洪. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2016(03)
[5]基于Maxwell电磁论的波动方程与光线轨迹方程[J]. 郭守月,周倩,袁兴红,穆姝慧,冯克成. 吉林大学学报(理学版). 2013(06)
[6]地基望远镜塔台圆顶结构形式及设计原则[J]. 张景旭. 中国光学. 2012(02)
[7]不同对流马赫数下光束畸变的实验研究[J]. 甘才俊,李烺,毛涛,马汉东,熊红亮. 光学技术. 2011(06)
[8]任意折射率的三维离散空间光线追迹方法研究[J]. 冯定华,潘沙,田正雨,李桦. 光学学报. 2010(03)
[9]含激波流场的光线追迹方法[J]. 冯定华,潘沙,田正雨,李桦. 国防科技大学学报. 2010(01)
[10]任意梯度折射率介质中光线追迹的仿真与分析[J]. 冯定华,潘沙,王文龙,李桦. 计算机仿真. 2010(02)
博士论文
[1]带后台阶超声速光学头罩流动机理及其气动光学效应试验研究[D]. 朱杨柱.国防科学技术大学 2015
[2]地基太阳望远镜圆顶性能分析及机架热控技术研究[D]. 潘年.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[3]超声速光学头罩流场精细结构及其气动光学效应的机理研究[D]. 田立丰.国防科学技术大学 2011
[4]变折射率介质中的光传输及像质评价[D]. 邓诗涛.浙江大学 2008
硕士论文
[1]高速飞行器头罩湍流流场的气动光学效应分析[D]. 朱正天.南京理工大学 2016
[2]超音速光学头罩气动光学效应仿真分析[D]. 韩莹.北京理工大学 2016
[3]水中湍流对光传输影响的光线追迹算法的研究[D]. 李清.华中科技大学 2011
本文编号：3522234
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
荷兰开放式望远镜
[3]。图1.2 GREGOR太阳望远镜Figure 1.2 GREGOR SolarTelescope印度天体物理研究所在班加罗尔的 2 米望远镜（National Large SolarTelescope, NLST），也采用了开放的伸缩式圆顶结构，可以允许空气自由流动以减少阻力[4]。图1.3印度国家大型太阳望远镜Figure 1.3 National Large SolarTelescope, NLST[4]4 米先进技术太阳望远镜（Advanced Technology Solar Telescope, ATST）是世界上研究太阳磁场的最先进望远镜。该望远镜及周围环境的控制是其面临的一个主要问题。它的圆顶为高度通风的结构，可以实现被动进风。同时采用稳定的无扰动气流对望远镜镜面吹气，可以较好的控制环境气流引起的光学畸变。它的圆顶上还设计了大的排气孔，可以最大限度的将环境气流引出系统内部区域[5]。
其桁架结构是开放式的。为了减少环境的影响，科学家为折叠式帐篷圆顶。一旦圆顶完全打开，它就在风速高达 30 m/s 的情况因此，必须尽量减小风吹过时对望远镜观测能力的影响[3]。图1.2 GREGOR太阳望远镜Figure 1.2 GREGOR SolarTelescope印度天体物理研究所在班加罗尔的 2 米望远镜（National Large escope, NLST），也采用了开放的伸缩式圆顶结构，可以允许空气自由少阻力[4]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Preface:Planning the scientific applications of the Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope[J]. Di Li,John M.Dickey,Shu Liu. Research in Astronomy and Astrophysics. 2019(02)
[2]单涡旋场激光传输特性研究[J]. 许凌飞,毕鹏,周志超,任天荣. 上海航天. 2016(04)
[3]一种分析气动光学传输效应的等效透镜方法[J]. 李征威,向伟,徐保树,张程硕. 红外技术. 2016(06)
[4]Effects of Compressibility and Knudsen Number on the Aero Optics in Hypersonic Flow Fields[J]. 任维,刘洪. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2016(03)
[5]基于Maxwell电磁论的波动方程与光线轨迹方程[J]. 郭守月,周倩,袁兴红,穆姝慧,冯克成. 吉林大学学报(理学版). 2013(06)
[6]地基望远镜塔台圆顶结构形式及设计原则[J]. 张景旭. 中国光学. 2012(02)
[7]不同对流马赫数下光束畸变的实验研究[J]. 甘才俊,李烺,毛涛,马汉东,熊红亮. 光学技术. 2011(06)
[8]任意折射率的三维离散空间光线追迹方法研究[J]. 冯定华,潘沙,田正雨,李桦. 光学学报. 2010(03)
[9]含激波流场的光线追迹方法[J]. 冯定华,潘沙,田正雨,李桦. 国防科技大学学报. 2010(01)
[10]任意梯度折射率介质中光线追迹的仿真与分析[J]. 冯定华,潘沙,王文龙,李桦. 计算机仿真. 2010(02)
博士论文
[1]带后台阶超声速光学头罩流动机理及其气动光学效应试验研究[D]. 朱杨柱.国防科学技术大学 2015
[2]地基太阳望远镜圆顶性能分析及机架热控技术研究[D]. 潘年.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[3]超声速光学头罩流场精细结构及其气动光学效应的机理研究[D]. 田立丰.国防科学技术大学 2011
[4]变折射率介质中的光传输及像质评价[D]. 邓诗涛.浙江大学 2008
硕士论文
[1]高速飞行器头罩湍流流场的气动光学效应分析[D]. 朱正天.南京理工大学 2016
[2]超音速光学头罩气动光学效应仿真分析[D]. 韩莹.北京理工大学 2016
[3]水中湍流对光传输影响的光线追迹算法的研究[D]. 李清.华中科技大学 2011
本文编号：3522234
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