Том 31, номер 11, статья № 10

Аннотация:

Построена оптическая модель ударной волны, образующейся при обтекании тела оживальной формы сверхзвуковым потоком воздуха. Средние значения параметров воздушного потока рассчитывались из уравнений Навье–Стокса с помощью пакета программ CFD Fluent 6.0 с учетом сжимаемости газа. Показано, что максимальные значения структурной характеристики на несколько порядков больше значений, характерных для невозмущенной ударной волной атмосферы. Представлены результаты численного моделирования распространения оптического пучка, прошедшего через ударную волну в начале трассы и распространяющегося затем в однородной среде. Показано, что увеличение скорости движения летательного аппарата приводит к росту поперечных размеров пучка за счет дифракции. Угловое отклонение оптического пучка от прямолинейного распространения за счет ударной волны зависит только от высоты над поверхностью Земли, на которой ударная волна образуется. С увеличением высоты влияние ударной волны на пересекающий ее в начале трассы оптический пучок уменьшается.

Ключевые слова:

оживальное тело, средняя интенсивность, однородная среда

Список литературы:

1. Банах В.А., Сухарев А.А., Фалиц А.В. Дифракция оптического пучка на ударной волне, возникающей вблизи сверхзвукового летательного аппарата // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 11. С. 932–941.
2. Сухарев А.А., Фалиц А.В. Фокусировка и отклонение от прямолинейного распространения лазерного пучка вследствие прохождения ударной волны при дальнейшем распространении в однородной среде // Изв. вузов. Физика. 2013. № 8/3. С. 350–352.
3. Banakh V.A., Sukharev A.A., Falits A.V. Optical beam distortions induced by a shock wave // Appl. Opt. 2015. V. 54, iss. 8. P. 2023–2031.
4. Банах В.А., Сухарев А.А., Фалиц А.В. Проявление аэрооптических эффектов в турбулентной атмосфере при сверхзвуковом движении конусообразного тела // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 8. С. 679–688; Banakh V.A., Sukharev A.A., Falits A.V. Manifestation of Aero-Optical Effects in a Turbulent Atmosphere in Supersonic Motion of a Conical Body // Atmos. Ocean. Opt. 2015. V. 28, N 1. P. 24–33.
5. Сухарев А.А., Фалиц А.В. Распределение средней интенсивности и направления распространения оптических пучков при прохождении ударной волны, формируемой движущимся в атмосфере со сверхзвуковой скоростью летательным аппаратом // Изв. вузов. Физика. 2012. № 8/2. С. 198–200.
6. Сухарев А.А., Фалиц А.В. Определение границ преобладающего влияния ударной волны на оптический пучок, распространяющийся в турбулентной атмосфере // Изв. вузов. Физика. 2013. № 8/3. С. 353–355.
7. Банах В.А., Сухарев А.А. Искажения лазерных пучков, вызываемые ударной волной вблизи турели сверхзвукового летательного аппарата // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 1. С. 14–22; Banakh V.A., Sukharev A.A. Laser beam distortions caused by a shock wave near the turret of a supersonic aircraft // Atmos. Ocean. Opt. 2016. V. 29, N 3. P. 225–233.
8. Банах В.А., Сухарев А.А. Вклад атмосферной турбулентности в искажения лазерных пучков, вызываемые ударной волной, формирующейся при сверхзвуковом обтекании турели // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 4. С. 257–262.
9. Frumker E., Pade O. Generic method for aero-optic evaluations // Appl. Opt. 2004. V. 43, N 16. P. 3224–3228.
10. Pade O. Propagation through Shear Layers // Proc. SPIE. 2006. V. 6364. P. 63640E.
11. Волков К.Н., Емельянов В.Н. Аэрооптические эффекты в турбулентном потоке и их моделирование // Журн. техн. физ. 2008. Т. 78, вып. 2. С. 77–82.
12. Henriksson M., Sjöqvist L., Fureby C. Numerical laser beam propagation using large eddy simulation of a jet engine flow field // Opt. Eng. V. 54, iss. 8. DOI: 10.1117/1.OE.54.8.085101.
13. Henriksson M., Eisele Ch., Seiffer D., Sjöqvist L., Togna F., Velluet M.-Th. Airborne platform effects on lasers and warning sensors // Proc. SPIE. 2017. V. 10435. DOI: 10.1117/12.2277311.
14. Bo L., Hong L. Aero-Optical Characteristics of Supersonic Flow over Blunt Wedge with Cavity Window // J. Shanghai Jiaotong Univ. 2011. V. 16(6). P. 742–749.
15. Xu L., Cai Y. Influence of altitude on aero-optic imaging deviation // Appl. Opt. 2011. V. 50, N 18. P. 2949–2957.
16. Wang M., Mani A., Gordeev S. Physics and Computation of Aero-Optics // Annu. Rev. Fluid Mech. 2012. V. 44. P. 299–321.
17. Gao Q., Yi S.H., Jiang Z.F., He L., Zhao Y.X. Hierarchical structure of the optical path length of the supersonic turbulent boundary layer // Opt. Express. 2012. V. 20. P. 16494–16503.
18. Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика. М.: Наука, 1965. Ч. 1. 641 c.
19. Wilcox D.C. Turbulence modeling for CFD. La Canada, California: DCW Industries, Inc., 2006. 522 p.
20. Банах В.А., Маракасов Д.А., Сухарев А.А. Восстановление структурной характеристики показателя преломления и средней плотности воздуха в ударной волне, возникающей при сверхзвуковом обтекании препятствий, из оптических измерений // Оптика и спектроскопия. 2011. Т. 111, № 6. С. 1032–1037.
21. Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика. М.: Наука, 1967. Ч. 2. 720 с.
22. Smits A.J., Dussauge J.-P. Turbulent shear layers in supersonic flow. New York: AIP Press, 1996. 357 p.
23. Гурвич А.С., Кон А.И., Миронов В.Л., Хмелевцов С.С. Лазерное излучение в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1976. 280 с.
24. Wang K., Wang M. Aero-optics of subsonic turbulent boundary layers // J. Fluid Mech. 696. 2012. P. 122–151.
25. Gao Q., Yi S.H., Jiang Z.F., He L., Wang Xi Structure of the refractive index distribution of the supersonic turbulent boundary layer // Opt. Lasers Engin. 2013. V. 51, iss. 9. P. 1113–1119.
26. Зуев В.Е., Банах В.А., Покасов В.В. Оптика турбулентной атмосферы. Современные проблемы атмосферной оптики. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. Т. 5. 270 с.
27. Кандидов В.П. Метод Монте-Карло в нелинейной статистической оптике // Успехи физ. наук. 1996. Т. 166, № 12. С. 1309–1338.