[发明专利]一种动目标大气扰动特性仿真方法

说明书

一种动目标大气扰动特性仿真方法，包括获取目标几何参数、建立目标三维模型、目标及流场求解区网格划分、设定流场计算条件、选定流场计算模型、获得目标大气扰动流场参数、计算流场折射率分布、根据Barron算子计算折射率梯度、利用Runge‑Kutta光线追迹计算扰动大气偏折传输路径、获得光线穿过扰动场的偏折角。本发明首次对地物光线穿过高速目标形成的大气扰动区，所产生的光线偏折进行仿真分析。本发明可用于大气层内飞行的任何目标的大气扰动仿真分析，可分析任意谱段的地物光线经过目标大气扰动区的偏折情况，也可分析不同谱段地物光线以不同入射角穿过目标的大气扰动区形成的偏折情况。本发明为目标大气扰动仿真分析提供一种新手段，可应用于大气扰动场特性研究。

技术领域

本发明涉及一种动目标大气扰动特性仿真方法，是一种对大气层内目标高速运动引发的大气扰动特性仿真新方法，可仿真分析不同地物光线以不同入射角穿过目标大气扰动区形成的光线偏折情况，可为以光学手段实现大气扰动可视化观测提供设计输入，为大气扰动特性研究提供一种新的技术手段，可应用于高速运动目标气动外形优化、高速运动目标低分辨率大幅宽探测等，可适用于地物背景，突破气动特性必须在风洞内获取的局限性，大幅降低气动特性获取的难度及成本。

背景技术

大气层内高速运动目标高速飞行必将引起剧烈的大气扰动，大气扰动情况可直接反映高速运动目标的气动特性，但是大气扰动不可视。通常需在风洞中开展吹风试验以研究目标的气动特性，但是风洞尺寸有限，试验目标通常为缩比目标，不能完全真实反映目标全尺寸气动特性。而且，目标高速飞行引起的大气扰动范围很大，风洞出风口尺寸有限，不能有效模拟整个扰动区范围的大气来流。另外，目标与大气的相对运动状态不同，风洞中目标为静止状态、大气为运动状态，实际飞行中目标为运动状态、大气为近似静止状态。更为重要的是，地面风洞试验中流场可视化设备为纹影仪，受限于纹影仪口径问题，风洞试验仅能对部分区域的大气扰动进行可视化观测。所以，利用风洞试验对大气层内高速运动目标的大气扰动特性开展研究，具有很多局限性。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种动目标大气扰动特性仿真方法，解决现有风洞手段获取高速运动目标大气扰动特性过程中存在的问题。

本发明的技术解决方案是：一种动目标大气扰动特性仿真方法，其特征在于步骤如下：

1)获取目标几何参数；

2)获取目标三维模型；

3)目标及流场求解区网格划分；

4)设定流场计算条件

5)选定流场计算模型；

6)获得目标大气扰动流场参数；

7)计算得到流场折射率分布；

8)根据Barron算子计算折射率梯度；

9)利用Runge-Kutta光线追迹计算扰动大气偏折传输路径；

10)获得光线穿过扰动场的偏折角。

所述步骤1)的具体过程为：根据目标实物进行三维扫描，以获取目标几何参数；或根据目标缩比实物模型进行三维扫描，以获取目标几何参数；或查找文献、公开报道中目标几何参数或图片，进行目标几何参数推演。

所述步骤2)的具体过程为：根据步骤1)获取的目标几何参数构建目标三维模型；或直接获取目标三维模型；所述目标三维模型为目标的外观三维模型，构建重点为目标外形特性，不涉及目标内部结构。

所述步骤3)的具体过程为：利用流场网格制作软件对目标三维模型以及目标大气扰动场区域进行网格划分，并根据目标三维外形细节特征、非细节特征以及目标运动过程中大气扰动突变区域、缓变区域特性对网格进行紧密、稀疏以及结构化、非结构化区分。