基于分形的大氣湍流模擬器的研究.pdf

1、當光波在大氣中傳輸時，由于湍流擾動的影響，光波的振幅和相位發(fā)生變化，從而產(chǎn)生波面畸變等一系列大氣湍流效應(yīng)。正是由于這些湍流效應(yīng)的影響，其光束質(zhì)量會被極大地惡化，因而研究激光大氣傳輸過程中湍流效應(yīng)具有重要的理論和實踐意義。
　　研究大氣湍流模擬器除了用實驗和理論分析的方法，數(shù)值模擬也是研究大氣湍流問題的有效方法。本文以經(jīng)典的Kolmogorov大氣湍流統(tǒng)計理論為指導(dǎo)，基于分形理論，建立了大氣湍流隨機相位屏的分形模型，并使用隨機中點位

2、移算法兩種不同循環(huán)順序模擬仿真大氣湍流隨機相位屏，對模擬結(jié)果進行統(tǒng)計分析，并與結(jié)構(gòu)函數(shù)理論值對比，得到符合Kolmogorov統(tǒng)計規(guī)律的大氣湍流相位分布。第一種循環(huán)順序的模擬精度高于第二種。但是第一種模擬的湍流相位屏的相位分布不平滑，點與點之間出現(xiàn)跳變。因此采用第二種循環(huán)順序，分析了分形法模擬大氣湍流相位屏的性能。結(jié)果表明:分形模擬仿真的大氣湍流隨機相位屏在統(tǒng)計上與Kolmogorov大氣湍流統(tǒng)計理論值基本吻合，從低頻、中頻到高頻部分，

3、由于分形迭代次數(shù)的增加，誤差累加，相位屏的模擬誤差增大;隨著相位屏采樣點數(shù)量的增加，相位屏的模擬精度降低，同時所需要模擬的相位屏數(shù)量增加;隨著相位屏數(shù)量的增加，不同強度的大氣湍流相位屏模擬精度趨于相似。
　　由于隨機中點位移算法，新增加點的相位值不能保證與已有點的相關(guān)性，本文提出用改進的隨機中點繼承增加(CSRA)算法模擬仿真大氣湍流相位屏。
　　為了模擬動態(tài)大氣湍流模擬系統(tǒng)，介紹了協(xié)方差外推的方法生成無限長湍流相位屏，并用