● 摘要
光纤捷联惯导系统集成化，小型化，低成本化的特点使其在高精度导航领域获得了广泛的应用，然而热传导、热对流以及环境温度变化引起光纤陀螺的光路非互易性，给光纤陀螺带来温度漂移，成为了制约其精度和工程化应用的关键瓶颈。
精密的热控制系统可以提供光纤捷联惯导系统恒定的热环境，有效地解决光纤陀螺在复杂环境条件下对温度的苛刻要求，能保证光纤陀螺具有较高的零偏稳定性，实现高精度导航。然而，由于电子元件集成在越来越小的区域内，热流密度急剧增加，再加上光纤捷联惯导系统所处的特殊的环境条件，迫切需要高效率、高可靠性的热控制系统，来控制系统内部与外部环境的热交换过程。
本文主要研究工作包括：
首先详细地研究了光纤陀螺的工作原理及高低温零偏漂移特性，确定了光纤捷联惯导系统内部恒定、均匀的温度分布对光纤陀螺零偏稳定性的重要性。其次，针对某型光纤捷联惯导系统的三维模型进行简化和网格划分，根据光纤捷联惯导系统的多结构体几何模型和传热学理论基础，建立Boussinesq方程，并提出相应的热控制策略。然后利用基于有限体积法的数值热仿真平台求解全维Bousinesq方程，获得该热控制系统的温度场分布，进而分析提出的热控制方案对光纤捷联惯导系统的影响。最后研究了基于本征正交分解的CFD快照的降维模型，该模型能够捕捉到全维温度场超过99%的能量信息，并利用最小二乘法获得特征值系数，拟合误差以及变化趋势。
数值仿真以及本征正交分解降维模型的结果表明，本文提出的热控制方案及仿真平台有效地改善了光纤捷联惯导系统的工作热环境，对提高光纤捷联惯导系统的温度性能具有至关重要的作用。