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1.2. 论文主要研究内容及方法 由于国内现阶段对于气动光学效应的研究大多数处于低音速至低超音速流场的阶段,而随着飞行器飞行速度的迅速ᨀ升以及探测范围的需求增大,未来将集中于高速流场,同时将会装载光学凸台进行大范围的精确探测,因此本文将对光学凸台周围流场对光传输的影响进行研究,主要研究内容可以分为流场运动和光学传输两大研究方面: (1)基于湍流场的成因及特性研究高超音速流场运动机理, 讨论流体运动方程组的求解模型以及数值模拟方法,设计出可靠的数值模拟流程,然后采用计算流体力学软件分析了凸台周围流场的情况。 (2)基于物理光学、线性光学、波动光学以及统计光学的理论,对高速流场产生的气动光学效应的机理进行研究,分析流场对光束传输影响的计算方法和评价体系,基于流场数值模拟得到的结果,然后通过 Mathematica 数值计算,并研究分析凸台光学窗口周围混合流场的气动光学效应。 基于以上讨论，我决定从湍流大气中的最常见的光传播现象入手，使用高斯光束进行入射。通过光线追迹法来模拟湍流大气中的光传播过程，最终得出一些相关物理量与传播条件的关系。由于目前并没有条件进行相应的风洞实验，因此，必须借住于计算机模拟软件进行运算，本次实验运用了 ICEM 建模软件来建立形成湍流的实体模型，FLUENT 流体分析软件来外加流体以形成湍流场，Mathematica 数学分析软件来进行光传输的最终模拟，以完成本次实验的最终目的：验证光束通过湍流场后所发生的相位变化，从而对湍流大气中的光传播问题有一个比较清晰的概念。