基于随机并行梯度下降算法的湍流像差校正仿真

随机并行梯度下降(SPGD)算法可不依赖波前探测直接优化系统性能指标来校正畸变波前.建立了基于随机并行梯度下降算法控制的61单元湍流校正仿真模型,实现了通过该算法控制倾斜镜和变形镜对湍流引起的像差的校正.结果发现,该算法能够找到补偿湍流像差所需的倾斜镜和变形镜的最优面形.采用SPGD算法控制,倾斜镜校正后,远场光斑质心...     

激光大气传输室内模拟研究

采用液晶空间光调制器在实验室内进行激光大气传输模拟研究。基于均匀各向同性的Kolmogorov湍流模型,利用Zernike多项式法生成静态相位屏,利用湍流冻结法生成r0=0.1 m和r0=0.05 m不同湍流强度下的动态湍流相位屏,并实时加载在液晶空间光调制器上。分析得到,接收端的对数光强概率密度分布趋近于正态分布,拟合确定系数均在0.9以上;到达角起伏方差分别为 和 且光斑中心集中在2个像素以内。实验结果与实际外场情况相符合,达到了较好的室内模拟效果。     

海洋大气湍流对海军光电装备性能的影响

依据观测数据给出沿海地区低层大气湍流的季节及日变化特征,以误码率、角跟踪精度以及调制传递函数和分辨率等作为衡量包括光通信设备、光电探测设备以及光电跟踪系统在海洋大气湍流环境下的性能指标,在局地均匀、各向同性Kolmogolov湍流谱以及Rytov近似假设的条件下进行了分析.结果表明:以误码率指标衡量,光通信系统的有效作用距离大大缩短;在中等湍流强度下,光电成像探测设备的湍流受限MTF及分辨率与系统的衍射受限MTF及分辨率相比存在着显著的差异,海洋大气湍流对短波、中波红外成像设备的影响已经大于衍射受限的影响,而对于长波的影响并不显著;在中等湍流强度下,相位起伏引起的角跟踪误差将从几微弧度上升到二十几微弧度.     

基于CL-IPPM的单光源逆向调制自由空间光通信系统

在单光源逆向调制(modulating retro-reflecto r,MRR)自由空间光通信(free-space optical,FSO)系统中,光收发端在接收MRR 端上行 再调制信号时,会受到自身下行信号的串扰,导致系统误码率性能恶化。本文提出采用组合 逻辑(combinatorial logic,CL)反向脉位调制(inverse pulse position modulation,IP PM)方案来消除下行信号对上行再调制信号的串扰,进而降低单光源MRR FSO通信系统误码 率。本项研究设计了基于CL-IPPM的单光 源MRR FSO通信实验装置,进行了仿真及全双工通信实验。实验结果表明,使用CL-IPPM 方案的单光源MRR FSO系统增益约5dB。同时,光收发端和MRR端均采用IPPM时, CL-IPPM方案可获得较好的误码率性能。此外,本文利用微角锥棱镜阵列的伪相位共轭特 性来提升该系统的鲁棒性,将CL-IPPM方案与微角锥棱镜阵列结合应用于单光源MRR FSO 通信系统,可实现弱/中湍流强度下误码率为10－3以下的全双 工通信。     

利用激光雷达测量湍流强度廓线的研究

介绍了一种新颖的利用激光雷达测量湍流廓线的原理,通过对经过分层大气湍流的光束波面误差的测量,获取各分层大气湍流的相干长度,据此利用一定的算法反演湍流强度廓线.通过大量的实验,验证了通过测量波面误差获得大气折射率结构常数这种方法的可行性.提出了在一定近似条件下利用平面波积分方程的递推算法反演大气折射率结构常数,获得了较为满意的相似度,并且与球面波算法进行了比较,分析了各自的反演效果.     

大气湍流影响星地相干激光通信的数值仿真

由于解析法在研究相干光通信的相位补偿等问题中存在困难,采用多层相位屏分步传输的数值仿真方法研究大气湍流对星地相干光通信下行传输的影响。首先建立了卫星地面之间的大气湍流中激光传输的仿真模型,可以实现不同天顶角和不同湍流条件下的光传输仿真计算。然后用其进行地球同步轨道(GEO)卫星下行光通信的数值仿真分析,并通过与理论值的对比来检验算法的可靠性。最后结合二进制相移键控(binary phase shift keying, BPSK)相干激光通信系统的误码率（bit error rate, BER）模型,计算分析了下行激光通信信号的衰落系数和BER。     

管内湍流传热传质耦合对过饱和度的影响

为了探究湍流情况下水汽相变传热传质耦合对管道内过饱和度的影响,使用Fluent用户自定义标量(UDS)对传热传质耦合模型进行计算,研究了在不同径向位置、空气温度、壁面温度、空气流速及湿度等因素下耦合项对管道中过饱和度分布的影响。结果表明：沿径向不同位置处,耦合项对过饱和度的影响有所不同;随着温差的增大,耦合项对过饱和度的影响也会增大,当温差增大到一定程度时,耦合项的影响不可忽略;在不同的进口空气流速及湿度下,耦合项对过饱和度的影响基本相同,温差的大小直接决定了耦合项对过饱和环境的影响。     

A TVD SCHEME FOR INCOMPRESSIBLE FLOW COUPLED WITH DIFFERENT TURBULENCE MODLES ON A GROUND- MOUNTED SQUARE-RIB FLOW

A finite-difference Total Variation Diminishing (TVD) numerical simulation model for coupling the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) equations, pressure-relative continuity equation and various k-εturbulence models was developed to solve the incompressible flow based on the pseudo-compressibility method. The hyperbolicity of all these equations was studied and the discretization of the fully coupling equations with all the primal variables and source terms were made in this article. Numerical simulation for modeling the flow around a ground-mounted square rib was implemented and validated by comparing with the published wind tunnel experimental data. It is shown that such a numerical simulation method with a proper turbulence model has a very good accuracy to simulate the flow around a surface-mounted rib. It is concluded that the Renormalization Group (RNG) and Chen-Kim k-εturbulence models have much better ability to predict the characteristics of the vortex structure and flow separation than the standard k-εmodel.     

乳化器内部流场的数值模拟与分析

对乳化液自动配比装置的关键元件--乳化器流场--进行了仿真研究,在Fluent软件平台上,选择欧拉多相流模型和Renormalization Group(RNG)k-ε湍流模型模拟乳化器内部流体在不同流速下的流动状态,同时对模拟结果进行了分析.验证了在水的流动速度为0.5 m/s时,乳化效果较好.     

泥沙需氧量测试仓选择的三维数值计算

泥沙需氧量（SOD）为河口、海湾、河流和湖泊等水域水质分析、水质数学模型中的试值较为可信.为了合理设计SOD现场测试仓,选择常用的圆柱形仓这种典型的SOD测试仓,采用基于RNG方法的κ-ε双方程紊流模型,求解仓内水流三维流场,分析3种进水型式仓内水流运动情况.根据数学模拟结果分析,考虑SOD现场测试的要求,提出较为合理的现场测试仓布置方式.数学模型计算结果得到了实验室测量值的比较和验证.