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三维无规则不均匀折射率场光线追迹新方法

熊浩西 易仕和 丁浩林 徐席旺 欧阳天赐

熊浩西, 易仕和, 丁浩林, 徐席旺, 欧阳天赐. 三维无规则不均匀折射率场光线追迹新方法[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(5): 503005-0503005(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0503005
引用本文: 熊浩西, 易仕和, 丁浩林, 徐席旺, 欧阳天赐. 三维无规则不均匀折射率场光线追迹新方法[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(5): 503005-0503005(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0503005
Xiong Haoxi, Yi Shihe, Ding Haolin, Xu Xiwang, Ouyang Tianci. New ray tracing method for 3D irregular non-uniform refractive index field[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(5): 503005-0503005(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0503005
Citation: Xiong Haoxi, Yi Shihe, Ding Haolin, Xu Xiwang, Ouyang Tianci. New ray tracing method for 3D irregular non-uniform refractive index field[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(5): 503005-0503005(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0503005

三维无规则不均匀折射率场光线追迹新方法

doi: 10.3788/IRLA201948.0503005
基金项目: 

国家自然科学基金(11527802)

详细信息
    作者简介:

    熊浩西(1995-),男,硕士生,主要从事航空航天气动光学方面的研究。Email:690878706@qq.com

  • 中图分类号: O435

New ray tracing method for 3D irregular non-uniform refractive index field

  • 摘要: 飞行器在大气层中高速飞行时,气动加热,光学窗口与外部气流相互作用形成了复杂的流场结构。其折射率分布无规则、不均匀,很难准确得到光线的传播路径。为此,提出三种四阶精度方法的光线追迹方案,通过与螺旋光线解析解结果进行对比,发现四阶Runge-Kutta方法光线追迹过程中最大相对误差为1.610-8,Richardson外推法为1.210-8,Adams线性多步法为1.210-11,确定Adams线性多步法是可用于光线追迹的高精度、高速的方法。基于多项式拟合的任意点插值方法可以获得比距离反比法更高的折射率场插值精度。并将该方法运用在导弹的光学窗口附近流场引起的波前畸变的计算,对计算结果进行了对比,结果表明Adams线性多步法以Runge-Kutta方法起步,但Admas方法没有忽略前一步的计算结果,不会带来误差的累积,所以结果更接近真实解,而Richardson外推方法算出的光程差大小与其他两种方法明显不同。
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-11
  • 修回日期:  2019-01-15
  • 刊出日期:  2019-05-25

三维无规则不均匀折射率场光线追迹新方法

doi: 10.3788/IRLA201948.0503005
    作者简介:

    熊浩西(1995-),男,硕士生,主要从事航空航天气动光学方面的研究。Email:690878706@qq.com

基金项目:

国家自然科学基金(11527802)

  • 中图分类号: O435

摘要: 飞行器在大气层中高速飞行时,气动加热,光学窗口与外部气流相互作用形成了复杂的流场结构。其折射率分布无规则、不均匀,很难准确得到光线的传播路径。为此,提出三种四阶精度方法的光线追迹方案,通过与螺旋光线解析解结果进行对比,发现四阶Runge-Kutta方法光线追迹过程中最大相对误差为1.610-8,Richardson外推法为1.210-8,Adams线性多步法为1.210-11,确定Adams线性多步法是可用于光线追迹的高精度、高速的方法。基于多项式拟合的任意点插值方法可以获得比距离反比法更高的折射率场插值精度。并将该方法运用在导弹的光学窗口附近流场引起的波前畸变的计算,对计算结果进行了对比,结果表明Adams线性多步法以Runge-Kutta方法起步,但Admas方法没有忽略前一步的计算结果,不会带来误差的累积,所以结果更接近真实解,而Richardson外推方法算出的光程差大小与其他两种方法明显不同。

English Abstract

参考文献 (14)

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