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中国国防科技大学多名学者联合发文:基于准定量纹影测量的圆柱隔离器共形光学窗口对的设计与仿真

论论资讯 | 2023-03-01 2热度

Optical Engineering

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Design and simulation of a conformal optical window pair by the quasi-quantitative Schlieren measurement in a cylindrical isolator

Ou Y.; Dai Y.; Chen S.; Fan X.; Xiong B.; Xu S.; Hu H.; Xiong Y.; Yan Y.; Du C.; Peng W.; Guan C.

Published:2023-03-01
DOI:10.1117/1.oe.62.3.035107

研究背景

在当今社会,随着科技的不断进步,人们对于高速运动物体的研究变得越来越重要。而在这个研究领域中,如何准确地测量超音速流场中的激波结构,一直是一个难题。因为在这种流场中,光线会发生偏折,导致成像效果不佳。因此,如何设计一种符合实际需要的光学窗口,成为了当前研究领域存在的问题。

研究内容

为了解决上述问题,研究人员在《Optical Engineering》杂志上发表了题为“Design and simulation of a conformal optical window pair by the quasi-quantitative Schlieren measurement in a cylindrical isolator”的论文。该论文主要研究了一种新型的光学窗口设计方案,以实现在超音速流场中对激波结构的准量化研究。研究人员基于光学成像理论,提出了一种符合实际需要的光学窗口设计方案,并讨论了光学窗口参数的加工可行性。通过研究光学窗口的形变对成像效果的影响,提出了光学窗口的光学模拟模型和准量化施利尔纹测量方法。此外,考虑到实际的风洞测试条件,研究人员通过计算流体动力学方法模拟了光学窗口在施利尔观测区域内引起的畸变。最后,研究人员提出了一种图像校正算法,用于修正光学窗口引起的畸变图像,并通过实验验证了光学窗口对准量化施利尔纹测量的影响。研究结果表明,该光学窗口设计方案能够实现高精度的准量化施利尔纹测量效果,为光学窗口的制造可行性和观测性能之间的平衡提供了指导。

研究意义

该论文的创新点在于提出了一种符合实际需要的光学窗口设计方案,实现了在超音速流场中对激波结构的准量化研究。通过研究光学窗口的形变对成像效果的影响,提出了光学窗口的光学模拟模型和准量化施利尔纹测量方法。此外,该论文还通过计算流体动力学方法模拟了光学窗口在施利尔观测区域内引起的畸变,并提出了一种图像校正算法,用于修正光学窗口引起的畸变图像。这些研究成果为相关领域的研究提供了重要的理论和实践指导,具有重要的研究意义。

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