● 摘要
本文对气动光学学科的发展进行了详细的概述与总结，介绍了它的研究内容及基础理论。结合协作单位提供的基于计算流体力学(CFD)的网格高超声速流场参数，利用几何光学原理建立了一种传输计算方法，实现了各个入射方向光线的准确追迹。并提出了简化算法，在保证一定追迹精度的情况下大大减小了计算量。通过计算光程差、波前相位方差以及Strehl比，进行了流场的成像特性分析，得到了最大视线偏移、能量减弱及相关测度等降晰效应。分析了光线初始入射角、流场的高度和马赫数等参数对光传输过程的影响。根据湍流理论，计算得到了流场的平均流与脉动流分量各自的降晰效应。依据角谱理论、像差原理、几何光学、统计光学及波动光学等成像理论建立了模型，利用流场参数实现了算法，得到了仿真结果。并依据模型的各自理论基础的特点，总结了这些模型的优缺点及适用范围。对全部仿真计算结果进行了对比分析，分析表明建立的模型能够恰当地反映已知的气动光学效应现象。。最后对全文进行了总结，提出了把本文的研究方法及结论应用于气动光学实验分析与气动光学图像复原的设想。