气动光学绕流流场时间特性与厚度关系研究

本文主要探讨了气动光学平均流场效应的时间特性，这是在大气光学与气动光学领域中的一个重要研究课题。作者首先依据气动光学效应的定义，引入了绕流流场厚度这一关键参数，它反映了绕流区域的结构和强度。流场厚度对于理解气动光学现象的影响至关重要，因为它直接影响到光波在空气动力学扰动下的传播行为。 研究的核心是分析气动光学平均流场效应的时间特性与其与绕流流场厚度的关系。作者通过建立一个理论框架，提出了特征时间的粗估公式，该公式揭示了气动光学平均流场效应的特征时间与绕流流场厚度和飞行速度之间的定量关系。这个理论预测表明，特征时间与绕流流场厚度成正比，而与飞机速度有相应的比例关系，这有助于工程师们预测和控制这类效应在实际应用中的表现。 接着，作者利用大型流体计算软件SAED进行了模拟计算，具体研究了机载光学平台绕流流场随时间的变化情况，以及绕流流场厚度的实时变化。这些数值模拟的结果强有力地验证了之前提出的粗估公式的有效性，并且揭示了气动光学平均流场效应的时间演化规律。 计算结果显示，在特定的计算模型中，特征时间大约在5毫秒（ms）的数量级，对应的特征频率则低于300赫兹（Hz）。这意味着在光学平台上，气动光学平均流场效应的动态响应较慢，可能对光学系统的设计带来挑战，需要考虑如何降低这种效应带来的影响，比如选择合适的光学设计和控制系统。 此外，文章还详细讨论了平均流场气动光学效应引起的光程差均方根值随时间的变化特性。这种变化呈现出围绕其平均值的波动，方差与平均值的比例约为8%，显示出时间上的随机性和不确定性。这对于理解和优化光学系统的稳定性具有重要意义。 总结来说，这篇论文深入研究了气动光学平均流场效应的时间特性，通过实验模拟和理论分析，不仅提供了实用的计算工具，也为我们理解飞行器在大气中运动时对光学性能的影响提供了新的见解。这项研究对于设计和优化航天器、无人机等高速飞行器上的精密光学设备具有重要的指导意义。