大口径主镜热边界层热控对成像质量影响分析

作     者：谭玉凤 王继红 任戈 任晓坜 杨欣欣 谢宗良 贺璧 Tan Yufeng;Wang Jihong;Ren Ge;Ren Xiaoli;Yang Xinxin;Xie Zongliang;He Bi

作者机构：中国科学院光电技术研究所四川成都610209 中国科学院光束控制重点实验室四川成都610209 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《红外与激光工程》 (Infrared and Laser Engineering)

年 卷 期：2018年第47卷第12期

页      面：242-248页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主　　题：大口径望远镜 热边界层 湍流波动 主镜视宁度 成像质量 

摘      要：随着望远镜口径的增大,主镜热惯性增大,主镜温度相对于环境温度的滞后性引起反射面热边界层形成热湍流波动,严重影响望远镜成像质量。介绍了一种基于CFD仿真和光程差累积的计算方法评估主镜反射面热边界层的湍流波动对成像质量的影响。以3.0 m口径的主镜为例,仿真计算了自然对流下和强迫对流下不同温升的反射面热边界层分布,将热边界层的流场参数转化成折射率场分布,采用光程差累积法得到反射面热边界层的成像质量。结果可以定量地描述反射面热边界层对成像质量的影响;验证了现有天文观测要求主镜反射面与环境温差小于±2 K的合理性;同时证明了主镜反射面热控措施使得强迫对流下的光程差比自然对流下的下降了一个数量级,显著提高了主镜视宁度,进一步表明反射面热控措施对改善成像质量具有重要意义。