组合式力热动态载荷光学窗口的光学特性研究

针对在一定压差及温度梯度等复合环境下工作的大口径光学窗口,提出了一种由光学玻璃与亚克力板组成的光学窗口组合方案,并以热光学分析为基础,对光学窗口整体强度及热环境进行了理论分析计算,得出光学窗口玻璃最小厚度。利用有限元软件将压力场及轴向温度场映射至三维结构模型,计算得到直径为380 mm的光学窗口在不同玻璃厚度下力热耦合的面形变化及成像质量评价指标,并通过相应的环境性试验对仿真结果进行验证。实验结果表明:以K9光学玻璃为原材料的大口径光学窗口在此工作环境下的厚度不小于32.5 mm;当光学窗口厚度为35 mm时,其所受热力学影响可以忽略。因此,35 mm的大口径组合式光学窗口既能满足强度要求,又能满足多光谱相机成像质量要求,为该类窗口的设计提供了依据。     

空间相机光机结构导热特性分析与计算

对空间相机进行热光学分析,必须掌握相机的非稳态温度场和热致位移场。要计算温度场,必须对其光机结构的热特性有一定的了解。对空间相机的各个主要光学组件（ 前、后组校正镜组、球面与平面反射镜、窗口玻璃组件） 建立简化传热模型,进行等效热阻计算,给出了它们的温差表达式,分析了各镜组件的导热特性,为热光学分析的温度场计算工作提供条件。     

基于热光学分析的光学窗口玻璃厚度的优化

以热光学分析为基础,对复杂环境下光学窗口的玻璃厚度进行了优化设计。对光学窗口的强度及其所处的热环境进行了分析和仿真,计算出稳态的温度场,将温度场映射到结构模型中计算了光学窗口在力-热耦合情况下的光学玻璃的变形量,结合光学窗口的折射率梯度分析和玻璃面形变化进行热光学分析,计算出了直径是350mm的光学窗口在不同的玻璃厚度下光程的均方根(RMS)误差值,确定光学窗口的玻璃厚度为18mm。结果表明,光学窗口既能满足强度和可靠性要求,又能在有效通光口径内满足光学指标,为窗口的设计提供了依据。     

空间相机光学窗口的热光学评价

光学窗口是空间相机光学系统中直接暴露在轨道热真空环境中的光学元件，所处的热环境非常复杂，要产生温度梯度，从而对空间相机的成像质量和分辨率产生影响，文中结合工程实际，以光学波像差的基本理论为基础对空间相机光学窗口的非轴地称温度场进行了热光学评价，编程计算了空间相机光学窗口在一个轨道周期内各典型位置处的均方波像差，并把计算结果与美国“天空实验室”光学窗口的相应数据进行比较，以验证本文热光学分析的合理性     

超高声速飞行器光学窗口气动光学效应分析

超高声速飞行器在大气中飞行时,由于气动热和气动力的作用,光学窗口会产生严重的气动光学效应,使目标图像发生像偏移、抖动、模糊和能量衰减。利用有限元分析方法对光学窗口的热光效应、弹光效应和窗口热变形进行研究,计算了由热光学效应、光学窗口热变形引起的点扩散函数峰值大小及峰值位置(像偏移)随时间的变化趋势。根据对温度场的分布分析,计算了温度梯度对透过率的影响以及透过率与窗口热辐射随时间变化的趋势,可为光学窗口的设计、材料的选择及后期的图像处理提供依据。     

多层隔热材料飞行试验研究综述

考虑在低地球轨道中热控材料的性能变化直接影响航天器的温度,本文从3个方面研究了多层隔热组件的在轨性能变化。首先,介绍了地面模拟空间环境对热控材料的破坏试验;然后,重点对比分析了哈勃望远镜、长期暴露装置和国际空间站上多层隔热组件样本的试验数据,得到了相关的材料性能结果;最后,详细描述了哈勃望远镜维修用多层隔热组件面膜的地面筛选试验。通过对比在轨飞行数据和地面试验数据发现,影响近地轨道卫星多层隔热组件面膜寿命的首要因素是原子氧和温度循环的共同作用,紫外照射和带电粒子的影响相对较弱。该结论为地面加速试验的规划与修正和长寿命航天器的热设计提供了参考依据。     

飞秒激光烧蚀0Cr18Ni9不锈钢精度的影响因素

为了研究影响飞秒激光烧蚀0Cr18Ni9不锈钢精度的因素,采用飞秒激光对0Cr18Ni9不锈钢进行了切割和打孔实验。利用光学显微镜、光学金相显微镜等设备,对不锈钢烧蚀区形貌和切缝显微组织进行检测,基于烧蚀过程中CCD实时采集到的不锈钢表面的激光光斑图样,采用COMSOL Multiphysic数值模拟软件,模拟了烧蚀过程中激光束的发散传播行为,并计算了光束发散角。结果表明:当激光重复频率为5kHz时,厚度为160μm的0Cr18Ni9不锈钢切缝和孔边缘被明显烧黑,切缝处晶粒明显长大,存在热影响区;烧蚀过程中,由飞秒激光超高功率密度所致的金属-空气混合等离子体使光束沿传播方向上发生散射,发散角在6°～10°之间。热影响区的存在和混合等离子体的行为是影响飞秒激光烧蚀0Cr18Ni9不锈钢精度的主要因素。     

空间光学遥感器CCD焦面组件热设计

空间光学遥感器CCD焦面组件的热控工作旨在保证CCD器件所需温度水平和温度梯度,以满足遥感器高质量成像要求。分析了CCD焦面组件的工作模式与热控要求,遵循"被动热控为主,主动热控为辅"的热控制策略,提出了CCD焦面组件的热设计方法。在此基础上通过Sinda/G和TMG软件进行了计算机仿真,验证了热设计的正确性,对各类空间光学遥感器CCD焦面组件的热设计有一定的指导和借鉴作用。     

行波管电子枪阴极组件的热计算

 使用ANSYS软件对行波管电子枪阴极组件进行了热分析和结构分析，计算了阴极组件的简化模型的温度和热形变。同时将热分析结果引入行波管设计软件TWTCAD中计算热形变前后电子束的射程、注腰半径、导流系数和面积压缩比的变化，使TWTCAD的计算结果与实验值更为接近。热形变导致电子束各项指标的变化对实际行波管的设计有参考价值。     

低温光学系统漏热测试方法及试验研究

低温组件的漏热量准确测试对低温光学系统的设计有着重要影响。以工作温度为200K的干涉仪光学组件为研究对象,建立了一套漏热测试方法和热控方案,简化了辐射换热计算过程,通过对热真空试验数据的分析计算出了各项漏热值,分析了影响漏热的主要因素和主要漏热部位,给出了减小系统漏热的改进方案。     

DRESOR法对瞬态辐射传递问题的研究

用基于蒙特卡洛法(Monte Carlo Method,MCM)的DRESOR法(Distributions of Ratios of Energy Scattered by the medium Or Reflected by the boundary surface)求解入射辐射经过介质散射、壁面反射传递后辐射强度随时间变化的瞬态辐射传递方程(Transient RadiativeTransfer Equation,TRTE)问题。通过在系统内计算一单位瞬态入射辐射对介质的DRESOR数分布,就能计算任意时间内入射辐射在系统内时间响应特性,这样有效提高数值方法处理瞬态辐射问题的通用性。并且能够获得高方向分辨率的辐射强度随时间变化的结果,这是目前大多数数值处理方法比较难做到的,显示出了DRESOR法处理瞬态入射辐射问题的能力．     

海面目标红外辐射场的理论模拟和计算软件

对海面舰船的温度场和红外辐射场的理论模型进行研究,得到了计算机模拟的完整方程组.研制了整套进行理论建模的计算机软件,并对某舰的温度场和红外辐射场进行模拟,得到与真实场景吻合的计算结果.     

强激光辐照铝靶的辐射流体动力学模型及数值求解

本文改进了传统的辐射流体动力学模型,建立了完整的一维单流体双温度辐射流体力学方程组描述5×10⁸w/cm²高斯脉冲激光与一维半无界铝靶在真空中耦合所产生的靶外等离子体的发展过程,并建立了相应的数值模拟模型,计算结果与有关文献和实验比较,取得了定性与定量的一致.     

USING THE MULTIPLE SCATTERING THEORY FOR CALCULATION OF THE RADIATION FLUXES FROM EXPERIMENTAL AEROSOL DATA

The ground-based measurements of the spectral direct solar radiation fluxes and spectral sky radiances were basis for obtaining the aerosol characteristics such as columnar distribution function and effective refractive index, respectively. These characteristics were retrieved by a numerical solution of the inverse problem. The particle columnar size distribution function was chosen in the form of modified gamma distribution. The obtained aerosol parameters were utilized as input data for the multiple radiation scattering model (MRSM) to calculate the radiation fluxes. The dependence of calculation error of individual radiation characteristics (sky radiance, global and diffuse radiation) on a given number of terms NT (scattering orders) in the MRSM is studied. The NT necessary for successful calculation of radiation characteristics (for chosen accuracy) for actual atmospheric conditions is shown (aerosol optical properties were characterized, e.g., by spectral optical thickness). The approximate formulae for calculating the total sky radiances and total radiation fluxes, are find. Applying these formulae the value NT′ smaller than NT can be used for calculating radiation characteristics with the same accuracy. The scattering orders higher than NT′ are calculated on the basis of a known structure of previous scattering orders (1→NT′).     

原子间的偶极相互作用对真空态T-C模型中场的非经典性的影响

本文研究了原子间的偶极-偶极力对真空态单光子Tavis-Cummings模型中辐射场的非经典效应的影响。     

原子间的偶极相互作用对真空态T－C模型中场的非经典性的影响

本文研究了原子间的偶极－偶极力对真空态单光子Ｔａｖｉｓ－Ｃｕｍｍｉｎｇｓ模型中辐射场的非经典效应的影响。     

谷物的红外辐射振动流化优化传热传质机理研究

在与工业设备相仿的螺旋提升红外辐射振动流化模拟干燥机与热风固定床中，研究了谷物玉米的干燥特性，分析了物料的干燥动力学的实验规律，阐明了红外辐射振动流化高效、优质优化传热传质的机理。     

任意入射辐射条件下介质特性对瞬态辐射传递的影响

用基于Monte Carlo法的DRESOR法在平行平板系统内具有吸收、无发射介质中研究不同波形入射、壁面反射、介质散射率、光学厚度、各向异性散射等条件对瞬态辐射传递的影响.任意连续波形入射辐射是目前大多数数值方法很难处理的瞬态辐射问题,而DRESOR法通过在系统内计算一单位入射辐射能对介质的DRESOR数分布,就能计算任意连续波形入射辐射条件下高方向分辨率的瞬态辐射强度结果.DRESOR法和Monte Carlo法计算的结果进行了比较验证,两者吻合较好,证明了DRESOR法处理瞬态入射辐射问题的正确性和有效性.     

求解飞机蒙皮耦合热效应的壁面热流函数法

分析了飞机内部换热与蒙皮外辐射换热和气动换热的耦合作用,提出了一种求解飞机内外耦合热效应的工程计算方法。通过构造反映蒙皮外辐射换热和气动换热的壁面热流函数,将蒙皮外热环境转化为浮动的热边界条件,实现了飞机蒙皮外部热环境求解与蒙皮内换热求解的解耦处理,避免了难以实现的直接耦合求解。在验证该方法可靠性的基础上, 采用该方法,并结合热网络法与FLUENT软件对某型飞机外部热环境及结构热响应问题进行了计算。     

辐射的相干性和熵的增加

本文讨论一个多原子辐射模型:N个有两能级的原子体系(A),与一个单模辐射(B)彼此耦合,A和B又分别同热库D和C耦合,假设在辐射场波长范围内所有原子有相同的相位,则在长波、旋转波和平均场近似下,用密度矩阵方法,引入Markov近似,便可导得A,B两体系的运动方程,这一组方程包含了单原子的自发辐射和热辐射引起的吸收、感应辐射,同时也包含了单模相干态辐射引起的N个原子的感应辐射以及这多原子体系的相干自发辐射过程。后两种过程实际上是始于Dicke模型而后曾被人们多次讨论过的两类超辐射过程,我们对上述五种过程进行 关键词：