基于小波包方法的超声速气膜气动光学效应相干结构

作     者：丁浩林 易仕和 赵鑫海 朱杨柱 高穹 DING Hao-lin;YI Shi-he;ZHAO Xin-hai;ZHU Yang-zhu;GAO Qiong

作者机构：国防科技大学空天科学学院 中国人民解放军63926部队 中国人民解放军陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室 中国洛阳电子装备试验中心光电对抗测试与评估技术重点实验室 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2018年第26卷第6期

页      面：1299-1305页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重大仪器研制项目(No.11527802) 国防科技大学预研项目(No.EDYYJCY20140101) 

主　　题：气动光学 超声速气膜 相干结构 小波包 

摘      要：当高速成像制导导弹在大气中飞行时,其光学窗口承受着严重的气动加热。超声速气膜冷却方法可以有效地隔离外部加热,但是超声速气膜流动会引起光束退化,降低图像质量。为了研究超声速气膜气动光学效应,本文构建了主流马赫数为3.4,设计喷流马赫数为2.5,实际测得喷流马赫数为2.45的超声速气膜实验装置。利用基于纳米粒子的平面激光散射技术获得了高时空分辨率流场图像,并对气膜冷却流动的密度场进行重构,利用光线追迹法获取了对应密度场的光程差。通过将光程差分布和K-H涡对比后发现,光程差的波谷位置对应于涡卷的中心,而光程差的波峰对应于涡卷中心之间的连接部分。但是,随着涡结构的发展破碎,对应关系不再成立。根据超声速气膜NPLS流场图像结果,利用分形原理获取的分形维数结果,将其沿流向划分为三个区域,其对应平坦度分别为3.4,2.9,3.6,验证了区域2更适合进行相干结构提取。