斜程传输中光波的闪烁问题研究

将修正的Rytov方法推广应用于研究斜程传输问题,推导了平面波和球面波斜程传输时的闪烁指数,并根据ITU-R湍流大气结构模型,对平面波和球面波在不同传播高度、近地面风速、近地面大气结构常数、零内尺度以及非零内尺度下的闪烁指数进行了理论据导,做出了具体的数值分析.研究结果表明,斜程传输在弱起伏情况下,利用修正Rytov方法得到的结果与经典Rytov方法结果基本上是一致的.但随着天顶角的增大,传播距离的增加,闪烁强度的表现结果有所不同,这时的经典Rytov方法也将不能适用.同时,采用修正的Rytov方法对平面波和球面波斜程传输的闪烁问题研究的方法,可以推广应用于波束波的闪烁问题研究中.     

Ta2O5材料光学常数的拟合及其在近紫外到近红外波段应用

Ta2O5在近紫外到近红外波段作为高折射率材料有着广泛的应用,由于色散和吸收,Ta2O5在不同波段的光学常数不尽相同.此外,不同的制备条件下,Ta2O5材料的光学常数也会出现差异.如何精确得出Ta2O5材料在确定工艺条件下的光学常数成了薄膜工作者关心的话题.本文介绍了一种采用电子枪蒸发并加以离子束辅助技术制备Ta2O5薄膜的方法,对薄膜从近紫外到近红外的光学常数进行了拟合,并举例说明了Ta2O5材料在近紫外波段的应用.     

地面目标光学特征近/远距映射研究

针对复杂背景环境下的地面特种车辆目标在不同高度距离下的光学目标特征推演变换及探测性能评价问题,基于大气传输理论,应用像元分辨率变换方法和像元幅值变换方法,构建了近/远距离目标特征映射模型;模拟仿真获得了空基和天基不同距离下的地面目标可见光探测图像,提出了基于探测概率的光学隐身性能估算方法.这为实战条件下的地面目标可见光...     

南京市冬季市区和郊区晴天大气边界层结构对比分析

应用2008年12月24—31日南京市区和郊区同步大气边界层观测资料,对晴天大气边界层结构进行对比分析．结果表明：南京地区冬季晴天,市区近地面层气温高于江北郊区近地面层的气温,市区热岛效应明显,且热岛强度夜间大于白天;市区逆温出现的时间滞后于郊区,逆温层高度也大于郊区．夜间,市、郊区风速随高度不断增大,并在一定的高度出现一个8m／s的极值中心．市区空气相对干燥．通过典型日分析,市区14：00干岛效应显著,相同高度上相对湿度一直低于郊区．在市、郊区近地面层中,愈近地面风速愈小;近地面层中白天风速最大,夜间最小;白天,大气层结不稳定,湍流混合作用强,上下层风速的差别趋于减小．市区风速在低层受建筑物影响．相同高度上小于郊区风速．     

分层共轭自适应光学系统扩大校正视场的方法研究

为了扩大自适应光学(AO)系统的校正视场,本文分析了在主要湍流层的共轭面上设置多个变形反射镜(DM),即采用分层共轭自适应光学(MCAO)的方法。在自适应光学系统中,角度的非等晕性产生的波前误差主要取决于校正的模式数、大气介质折射率结构常数(C2n)的分布和系统的几何尺寸。文中阐述了一种基于泽尼克多项式空间校正函数的非等晕性计算方法,并进一步给出了在多激光导星(LGS)配合下,用一个夏克-哈特曼(SH)曲率传感器测量两个湍流层强度起伏的算法。结果表明,对于孔径为3.5m的望远镜,利用两个变形反射镜能够达到3弧分的校正视场。     

大气湍流下无线光通信信道性能研究

无线光通信中大气湍流导致光信号在传输中产生光强起伏等现象,其影响成为无线光通信普及的一大障碍．基于大气湍流不同光强起伏信道模型,分别建立了弱、中及强湍流信道的中断概率与平均信道容量数学统计模型,研究了大气折射率结构常数和传输距离对湍流信道可靠性的影响．仿真结果表明,归一化闽值信噪比和通信距离的增加导致通信系统性能劣化．平均信道容量随着湍流强度的增大而降低,且随着接收机平均电信噪比增大,弱湍流下的信道容量增长速度明显大于强湍流．     

多国规范城市地貌风特性关键参数的对比研究

对中、美、日现行荷载规范的城市地貌风特性开展了对比研究。分析了平均时距、地面粗糙度系数、梯度风高度的取值原则,研究了3种规范给定的湍流强度、湍流积分尺度及脉动风速谱经验公式的差异。基于实测结果评估了风特性关键参数的准确性。结果表明,3种规范规定的地面粗糙度系数及梯度风高度均小于实测结果,美国规范预估的湍流强度与实测值最为接近,日本规范的湍流积分尺度及脉动风速谱经验模型与实测结果符合较好,研究结果将为城市地区建筑结构的抗风设计提供技术参考。     

反钙钛矿晶体Sc3AlN电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理的分子动力学方法,对立方反钙钛矿Sc3AlN的电子结构和光学性质进行了计算．系统分析了Sc3AlN电子结构和成键情况,并利用计算的能带结构和态密度分析了Sc3AlN的介电函数实部和虚部以及由它们派生出来的光学常数,即折射率、反射谱、吸收谱、光电导率和能量损失函数等．计算结果表明Sc3AlN属于导体材料,其价带主要由Al的2s2p,Sc的3d态电子构成,导带主要由Sc的3d态电子构成,静态介电常数ε1（O）=22．1,折射率n（0）=4．7．     

大型射电望远镜舱索结构变形模型与原型的相似性

建立了大型射电望远镜舱索结构的运动微分方程,并由此研究了模型与原型的相似条件．针对模型存在几何变形的特殊问题,从主要动力相似条件出发,导出了用已知几何比尺表示的频率比尺、风速比尺等典型相似性常数．进一步,基于模型振动实验和相似性分析,预测了原型的固有频率和随机风振幅值,预测结论与非线性有限元动力仿真结果吻合．     

离子束辅助沉积非晶硅薄膜红外光学特性研究

为了得到非晶硅（a-Si）薄膜红外光学常数与工艺参数之间的关系,采用Ar离子束辅助电子束热蒸发技术制备a-Si薄膜,并利用椭偏仪和分光光度计测量了薄膜的光学常数,分析了薄膜沉积速率、基底温度和工作真空度对a-Si薄膜折射率和消光系数的影响.实验结果表明：影响a-Si薄膜光学常数的主要工艺因素是沉积速率和基底温度,工作真空度的影响最小.当沉积速率和基底温度升高时,薄膜的折射率先增大后减小;当工作真空度升高时,薄膜的折射率增大.在波长1~5μm之间,a-Si薄膜的折射率变化范围为2.47~3.28.     

Numerical simulation of flows around long-span flat roof

Long-span roof with span larger than height always has a complicated three-dimensional curve. Wind pressure on the roof is often influenced not only by the atmospheric turbulence, but also by the “signature” turbulence provoked in the wind by the structure itself. So it is necessary to study characteristics of flows around the roof. In this paper, three-dimensional numerical simulation of wind-induced pressure has been periormed on a long-span flat roof by means of Computational Fluid Dynamics （CFD） software ——FLUENT. The flow characteristics are studied by considering some parameters, such as wind direction, span-height ratio, roof pitch, flow characteristics, roughness of terrain. The simulation is based upon the Reynolds-averaged equations, in which Reynolds stress equation model （RSM） and SIMPLE technology, （Semi-Implieit Method for Pressure-Linked Equations） have been used. Compared with wind tunnel tests, the computational results have good agreement with the experimental data. It is proved that the results are creditable and the method is feasible.     

零方程湍流模型用于城市微气候的模拟研究

室外微气候环境对城镇人居环境和建筑能耗有重要影响,数值模拟技术作为快速的预测方法能有效评价社区规划的优劣。文章选用风洞实验数据对湍流涡粘度表达式进行优化,提出新的零方程湍流模型(ZeroEQ),并与两方程湍流模型(MMK)、大涡模拟(LES)和风洞实验数据进行对比分析;通过对寿安新城区零方程湍流模型的应用分析,探讨该模型应用于实际工程项目的可行性。结果表明:在同等计算机配置下,Zero-EQ模型比MMK模型快60%,是LES模型计算所需时间的1/15,能有效地预测不规则建筑群的流场分布;通过分析不同地形区域的风热环境特点,Zero-EQ模型可快速预测城镇微气候环境,为城区规划设计提供合理建议。     

塔桅结构三维定常风场风洞试验及数值模拟

利用风洞试验对杭州湾跨海工程海中平台及观光塔模型在各种风向角下的风压分布情况进行了测试,研究了观光塔结构在不同方向风荷载作用下风压的变化情况。采用FLUENT6软件平台,选用标准κ-ε和Realizableκ-ε2种湍流模型计算了大气边界层中杭州湾跨海工程海中平台与观光塔的定常风流场,并将数值计算结果与风洞试验结果进行了比较。结果表明：基于FLUENT6的标准κ-ε和Realizable κ-ε模型均能给出工程设计要求的精度;但对建筑物的不同位置,2种模型反映的精度有所区别。该研究可为精确计算风荷载提供依据,对工程设计有较好的参考价值。     

考虑内尺度效应时光波闪烁的斜程传输研究

根据修正Rytov方法和随高度变化的ITU-R湍流大气结构常数模型，研究了湍流大气中光波传播的斜程问题，在非零内尺度湍流谱模型下，得到了平面波和球面波入射时从弱起伏湍流区到强起伏湍流区斜程闪烁指数随斜程Rytov方差的变化规律，最后讨论了闪烁指数随天顶角的变化情况。     

实测下击暴流风场特性分析

目前下击暴流风场特性的研究大多是围绕风速模型和部分风场特性展开,较少涉及风场特性与平均风速之间的关系、不同风场特性之间的相关性以及与大地边界层近地风特性的比较研究.基于下击暴流实测风速数据,运用滑移平均法提取下击暴流的时变平均风速,进而获得脉动风速.在此基础上,研究下击暴流的紊流度、紊流积分尺度和阵风因子的特性,并分析...     

Science and technology of atmospheric effects on optical engineering:Progress in 3rd quinquennium of 21st century

Brief introduction with remarks is given for recent work in optical properties of turbulent and turbid atmospheres and their effects on optical engineering. Emphasis about turbulence investigation is paid on spatial structure characteristics of optical turbulence,turbulence profiling with lidar technology, and turbulence prediction based on mesoscale atmospheric model. Discussion of turbid atmosphere study is focused on light scattering by non-spherical aerosol particles, high resolution atmospheric transmittance from solar radiation measurement, total sky imaging with high spectral resolution, and the modulation transfer function of a turbid medium. Key points about light propagation through turbulence include non-Kolmogorov turbulence effects, probability distribution models of scintillation, and combined beam propagation. Atmospheric effects on quantum communication are discussed, and statistical characteristics of atmospheric effects on optical engineering are introduced.     

矩形高层建筑顺风向脉动风荷载空间相关性

为研究风场类别、结构特征尺寸及竖向间距等因素对矩形高层建筑顺风向脉动风荷载空间相关性的影响,采用矩形刚性模型表面压力同步测量试验,对顺风向脉动风荷载及脉动风速相干函数空间分布特性进行研究,对矩形模型表面脉动风荷载与脉动风速、迎风面与背风面脉动风压的相关性进行对比分析.根据试验结果,对传统脉动风速相干函数模型进行改进,提出了可计及风场类别、结构迎风面宽度及竖向间距等流场和结构参数的矩形建筑顺风向脉动风荷载相干函数表达式.结果表明:顺风向脉动风荷载的相关性要明显强于脉动风,当矩形断面长边迎风时,迎风面脉动风压相关性低于断面整体风荷载的相关性,背风面脉动风压的弱相关性在间距较小时并不能完全忽略,采用传统脉动风速相干函数模型可能导致脉动风荷载取值偏不安全.     

南海岛屿气象参数与建筑能耗分析

分析了海洋气候下东沙群岛、西沙群岛和南沙群岛中部分岛屿的温湿度、风速风向和太阳辐射等气象参数特征,并与临近陆地城市（广州、三亚）进行对比;通过DeST软件模拟比较了典型居住建筑和办公建筑在陆地站点和岛礁站点的能耗差异。结果表明,岛礁温湿度较高且年较差小,全年保持相对高温高湿,年平均风速高于陆地站点,太阳辐射多分布在强辐射范围,对于居住建筑和办公建筑岛礁建筑能耗均远高于陆地。     

中、美、澳荷载规范关于脉动风特征的规定，

结合中国、美国、澳大利亚三国规范中的相关规定,对脉动风湍流强度、湍流积分长度以及脉动风速功率谱进行了比较。对比分析表明：由中国规范推导出的湍流强度远远小于美国、澳大利亚规范的相关规定;中国规范选取的湍流积分长度不随高度变化,而美国、澳大利亚规范选取的湍流积分长度随高度的增加而增加,在相同高度处,中国规范所选取的湍流积分长度值介于美国、澳大利亚规范之间;在一般建筑物自振频率范围内,中国规范所采用的脉动风速功率谱谱值比美国、澳大利亚规范规定的谱值大。     

基于FILTERSIM算法的风力发电功率预测

由于风力发电受天气条件的影响,所以其输出功率难以预测。将风力发电功率与气象数据依据一定的排列规则整理为三维图像,通过FILTERSIM算法对训练数据图像降维并提取其特征,然后在已知的气象数据组成的验证点集上预测风力发电功率。试验结果与验证数据的对比表明,该方法能有效预测风电的发电功率。