典型光学窗口流场的气动光学效应数值模拟

谭小童，许和勇，*，田仁治

(1.西北工业大学 翼型、叶栅空气动力学国家级重点实验室，西安 710072；2.代尔夫特理工大学 航空航天工程学院，荷兰 代尔夫特 999025)

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近些年，随着激光武器和超声速飞行器的发展，气动光学受到越来越多的关注。根据光线的传输路径，气动光学系统可以分为主动光学系统（激光发射器）和被动光学系统（红外寻的器）。在主动光学系统中，气动光学效应导致高能激光发射器发出的激光束能量减弱，失去攻击力或聚焦偏离攻击目标；在被动光学系统中，气动光学效应导致光学接收器上的图像变形或者光学信号减弱，使跟踪方向发生偏差。无论是主动光学系统还是被动光学系统都分为近场“气动光学”区域和远场“大气光学”区域。

迄今为止，人们已经对湍流边界层[1-2]、自由剪切层[3-4]、分离剪切层和湍流尾迹[5-6]等几种典型流动进行了广泛研究。截至目前，广大研究人员已经设计出许多气动光学系统装置，其中圆柱半球转塔是目前激光武器的首选发射装置[7]。针对圆柱半球转塔的气动光学，科研工作者对具有平坦或共形的光学窗口的转塔进行了许多风洞实验和数值研究[8-10]。美国开展了ALL、ABL、ATL、SHIELD 等一系列项目来验证各种转塔系统的气动光学性能，并做了一些流动控制研究[11]。Wang 等[12]、Jumper 和Gordeyev[13]也对近年来的计算和实验研究工作进行了总结。流动控制也被应用于减轻三维转塔的流动分离和相关气动光学畸变[14-16]。

进入21 世纪后，我国的气动光学研究开始起步，2003 年殷兴良[17]出版的《气动光学原理》一书奠定了我国气动光学的基础。……