水中湍流對(duì)光傳輸影響的光線追跡算法的研究.pdf

1、湍流又稱紊流,是一種很不規(guī)則的流動(dòng)現(xiàn)象。它是一種變折射率的介質(zhì)。光波在湍流中傳輸時(shí),會(huì)受到湍流效應(yīng)的作用,對(duì)光的傳輸和成像造成影響。通過對(duì)其進(jìn)行研究,可以對(duì)光成像進(jìn)行補(bǔ)償或矯正,提高光學(xué)的成像質(zhì)量。
　　本論文選擇RNG k-ε模型作為湍流模型,利用計(jì)算機(jī)流體動(dòng)力學(xué)(CFD)中的FLUENT軟件對(duì)圓柱繞流進(jìn)行了詳細(xì)的模擬,得到了湍流的壓強(qiáng)的分布,發(fā)現(xiàn)湍流的壓強(qiáng)在圓柱的展向上呈現(xiàn)對(duì)稱性的規(guī)律。在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上我們通過查表的方式結(jié)

2、合所得到的湍流壓強(qiáng)值得到了湍流的折射率的分布,發(fā)現(xiàn)湍流實(shí)質(zhì)上是一種變折射率介質(zhì),因此光在湍流中的傳輸就轉(zhuǎn)化為在變折射率介質(zhì)中的傳輸。
　　隨后采用光線追跡算法作為計(jì)算光在變折射率介質(zhì)中傳輸?shù)乃惴?。?duì)常用的光線追跡中光線方程的數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了比較,選擇泰勒級(jí)數(shù)展開法作為本論文的算法。
　　最后針對(duì)水中湍流對(duì)光傳輸?shù)挠绊?從湍流影響光強(qiáng)的變化、入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置的改變、以及α參數(shù)的變化對(duì)光強(qiáng)的分布和光線軌跡的影響等四部分進(jìn)行