光学头罩绕流流场气动光学效应数值模拟

以红外成像制导技术在高速拦截器上的应用需求为背景,进行了光学头罩绕流流场气动光学效应数值模拟.应用雷诺平均NS方程并选取了适当的湍流模型,对凹窗、凸窗和球头3种光学头罩的高速飞行器绕流流场进行了数值模拟,得到了绕流流场密度分布;研究了脉动流场引起的气动光学传输效应的计算方法,应用几何光学、物理光学和统计光学方法进行了光学传输效应计算,得到了点扩散函数,即像面光强分布.通过瞄视误差、Strehl比、含能半径等气动光学效应参数描述了流场引起的成像畸变,并分析了不同外形、飞行状态和光学系统参数对光学传输效应的影响.     

基于涡球模型的湍流气动光学效应预测方法

摘 要: 气动光学效应工程预测中通常采用的RANS方法无法提供流场涡结构的细节,因而难以模拟脉动结构对光学传输的影响。改进了一种基于涡球模型的随机相位屏方法,根据流场的统计平均特性在其中布置涡球,以模拟瞬态涡结构分布对气动光学的影响。改进的主要思路是建立涡球参数与流动统计特性之间的关联,应用涡球所在位置的密度脉动均方根值和脉动尺度确定涡球与周围流体的密度差和涡球的直径,避免了原有方法在脉动较弱的区域布置大尺度涡球的可能,更接近于物理实际。对可压缩剪切层流场光学畸变模拟的结果表明:改进后的随机相位屏方法得到的光学畸变程度与光强直接积分结果更为一致,相对原始方法,计算精度有明显的提高。