留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

超声速湍流边界层气动光学效应的实验研究

丁浩林 易仕和 付佳 朱杨柱 何霖

丁浩林, 易仕和, 付佳, 朱杨柱, 何霖. 超声速湍流边界层气动光学效应的实验研究[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1018007-1018007(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1018007
引用本文: 丁浩林, 易仕和, 付佳, 朱杨柱, 何霖. 超声速湍流边界层气动光学效应的实验研究[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1018007-1018007(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1018007
Ding Haolin, Yi Shihe, Fu Jia, Zhu Yangzhu, He Lin. Experimental investigation of aero-optical effect due to supersonic turbulent boundary layer[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(10): 1018007-1018007(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1018007
Citation: Ding Haolin, Yi Shihe, Fu Jia, Zhu Yangzhu, He Lin. Experimental investigation of aero-optical effect due to supersonic turbulent boundary layer[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(10): 1018007-1018007(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1018007

超声速湍流边界层气动光学效应的实验研究

doi: 10.3788/IRLA201645.1018007
基金项目: 

国家重大仪器研制项目(11527802);国家自然科学基金(11172326,11302256)

详细信息
    作者简介:

    丁浩林(1990-),男,硕士生,主要从事航天气动光学与成像制导方面的研究。Email:dinghaolin_gfkd@foxmail.com

  • 中图分类号: V19

Experimental investigation of aero-optical effect due to supersonic turbulent boundary layer

  • 摘要: 当光线穿过超声速湍流边界层时受到湍流密度脉动的影响,其传播方向和相位会发生变化,使得目标图像出现模糊、偏移和抖动等现象,给目标识别带来困难。利用基于背景导向纹影(Background Oriented Schlieren,BOS)原理开发的基于BOS的波前传感(BOS-based Wavefront Sensor,BOS-WS)技术获得了光波通过马赫数Ma=3.0的超声速湍流边界层后的波前。基于波动光学原理计算出相应的点扩散函数(Point Spread Function,PSF)分布以及退化图像,研究结果表明:测量得到的波前结果对应的PSF与理想平面波前对应的PSF相比,在峰值的大小、所在位置及形态上变化较大,PSF峰值出现衰减,PSF峰值位置出现较为明显的偏移,PSF形态出现多峰现象,湍流边界层内密度分布较强的空间随机性得到体现,经此PSF处理后的图像出现一定程度的退化。
  • [1] Wyckham C M, Zaidi S H, Miles R B, et al. Characterization of optical wavefront distortions due to a boundary layer at hypersonic speeds[C]//34th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference, 2003, 4308:23-26.
    [2] Zhang Tianxu, Hong Hanyu, Zhang Xinyu. Aero-optical Effect Correction:Principles, Methods and Applications[M]. Hefei:University of Science and Technology of China Press. 2014:28-30. (in Chinese)张天序, 洪汉玉, 张新宇. 气动光学效应校正-原理、方法与应用[M]. 合肥:中国科学技术大学出版社, 2014:28-30.
    [3] Gordeyev Stanislav, Jumper Eric J. Aero-optical characteristic of compressible, subsonic turbulent boundary layers[C]//34th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference, 2003:23-26.
    [4] Gao Qiong, Yi Shihe, Jiang Zongfu, et al. Temporal evolution of the optical path difference of the supersonic turbulent boundary layer[J]. Chin Phys B, 2013, 22:014202.
    [5] Liu Chunsheng, Zhang Tianxu, Yin Xingliang. Aero-optical transmission effects through the high-speed turbulent flow field[J]. Infrared and Laser Engineering, 2005, 34(6):681-686. (in Chinese)刘纯胜, 张天序, 殷兴良. 高速湍流流场气动光学传输效应研究[J]. 红外与激光工程, 2005, 34(6):681-686.
    [6] Han Zhiping, Yin Xingliang. Numerical simulation of turbulent flows effect on optical images in supersonic missles[J]. System Engineering and Electronics, 2002, 24(11):78-83. (in Chinese)韩志平, 殷兴良. 湍流对超音速导弹光学图像的影响数值仿真[J]. 系统工程与电子技术, 2002, 24(11):78-83.
    [7] Zhao Yuxin, Yi Shihe, Tian Lifeng, et al. An experimental study of aero-optical aberration and dithering of supersonic mixing layer via BOS[J]. Science China:Physics, Mechanics Astronomy, 2010, 53(1):81-94.
    [8] Yi Shihe, Chen Zhi, Zhu Yangzhu, et al. Progress on experimental techniques and studies of hypersonic/supersonic flows[J]. Acta Aeronauticaet Astronautica Sinica, 2015, 36(1):98-119. (in Chinese)易仕和, 陈植, 朱杨柱, 等. (高)超声速流动试验技术及研究进展[J].航空学报, 2015, 36(1):98-119.
    [9] Bichal A, Thurow B S. On the application of background oriented schlieren for wavefrontsensing[J]. Measurement Science and Technology, 2014, 25(1):015001.
    [10] Zhao Kaihua, Zhong Xihua. Optics(Vol. 2)[M]. Beijing:Peking University Press, 1984:129. (in Chinese)赵凯华, 钟锡华. 光学(下册)[M]. 北京:北京大学出版社, 1984:129.
  • [1] 许亮, 王鹿洋, 万自明, 赵世伟, 周立业, 王涛.  不同高度对0°~15°攻角气动光学成像偏移的影响 . 红外与激光工程, 2023, 52(5): 20220671-1-20220671-9. doi: 10.3788/IRLA20220671
    [2] 邢占, 陈晓依, 彭志勇, 杨志旺, 张贺龙, 邢忠福, 张宁.  红外气动光学效应研究进展与思考(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(4): 20220228-1-20220228-17. doi: 10.3788/IRLA20220228
    [3] 张月, 王旭, 苏云, 张学敏, 郑国宪.  运动物体大气扰流可视化光学监测实验研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210793-1-20210793-7. doi: 10.3788/IRLA20210793
    [4] 刘婷, 唐善发, 刘何伟, 钱俊宏, 张蓉竹.  湍流变化对多孔径光学系统成像特性的影响 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210189-1-20210189-8. doi: 10.3788/IRLA20210189
    [5] 任晓坜, 王继红, 任戈, 翟嘉, 谭玉凤.  气动光学效应对激光扩束系统的影响 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 1-5. doi: 10.3788/IRLA201948.S106001
    [6] 王涛, 昝占华, 张翠亭, 姚建铨, 马俊杰, 蔡军, 李玉翔.  航天器用内螺纹的气体湍流激光多普勒式检测 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 406006-0406006(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0406006
    [7] 丁浩林, 易仕和, 吴宇阳, 张锋, 何霖.  基于BOS技术的气动光学流场传输效应成像偏移校正方法研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 418003-0418003(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0418003
    [8] 丁浩林, 易仕和, 付佳, 吴宇阳, 张锋, 赵鑫海.  雷诺数对超声速气膜气动光学效应影响的实验研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 211002-0211002(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0211002
    [9] 马昊军, 王国林, 陈德江, 张军, 刘丽萍, 罗杰.  热环境条件下红外窗口气动光学传输效应实验研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 904001-0904001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0904001
    [10] 施展, 樊祥, 程正东, 朱斌, 陈熠.  关联成像的点扩散函数分析法 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1124001-1124001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1124001
    [11] 姜亮, 张宇, 张立国, 张星祥, 任建岳.  点扩散函数对星点提取误差分析的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3437-3445.
    [12] 黄选平, 许东, 包实秋, 谭晓颂.  温度和应力动态变化对球形头罩的光传输影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1818-1822.
    [13] 张傲, 汪清, 杨敬钰, 孙懿.  编码掩模红外成像的建模与性能分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2891-2899.
    [14] 王乃祥, 徐钰蕾, 史磊, 程志峰, 姚园.  高马赫飞行器迎风面与攻角对光学窗口周围流场的影响分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1267-1272.
    [15] 郑勇辉, 孙华燕, 赵延仲, 张令军.  基于Zemax的探测激光气动光学畸变快速仿真 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 80-85.
    [16] 高震宇, 方伟, 张浩, 杨振岭, 王玉鹏.  小型宽光谱太阳光谱仪光学设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 590-595.
    [17] 刘可辉, 王晓蕊, 张卫国.  红外点目标成像信噪比建模分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2143-2147.
    [18] 张士杰, 李俊山, 杨亚威, 陆敬辉, 李孟.  脉动流场光学传输效应仿真 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2576-2581.
    [19] 陈宇, 宋玉龙, 霍富荣.  用于导弹逼近告警的“日盲”紫外光学系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2964-2969.
    [20] 葛琪, 王可东, 张弘, 李桂斌, 邸超.  长曝光大气湍流退化图像点扩散函数估计 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1327-1331.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  380
  • HTML全文浏览量:  55
  • PDF下载量:  151
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-02-05
  • 修回日期:  2016-03-10
  • 刊出日期:  2016-10-25

超声速湍流边界层气动光学效应的实验研究

doi: 10.3788/IRLA201645.1018007
    作者简介:

    丁浩林(1990-),男,硕士生,主要从事航天气动光学与成像制导方面的研究。Email:dinghaolin_gfkd@foxmail.com

基金项目:

国家重大仪器研制项目(11527802);国家自然科学基金(11172326,11302256)

  • 中图分类号: V19

摘要: 当光线穿过超声速湍流边界层时受到湍流密度脉动的影响,其传播方向和相位会发生变化,使得目标图像出现模糊、偏移和抖动等现象,给目标识别带来困难。利用基于背景导向纹影(Background Oriented Schlieren,BOS)原理开发的基于BOS的波前传感(BOS-based Wavefront Sensor,BOS-WS)技术获得了光波通过马赫数Ma=3.0的超声速湍流边界层后的波前。基于波动光学原理计算出相应的点扩散函数(Point Spread Function,PSF)分布以及退化图像,研究结果表明:测量得到的波前结果对应的PSF与理想平面波前对应的PSF相比,在峰值的大小、所在位置及形态上变化较大,PSF峰值出现衰减,PSF峰值位置出现较为明显的偏移,PSF形态出现多峰现象,湍流边界层内密度分布较强的空间随机性得到体现,经此PSF处理后的图像出现一定程度的退化。

English Abstract

参考文献 (10)

目录

    /

    返回文章
    返回