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任意折射率的三维离散空间光线追迹方法研究

Research on Ray Tracing Method in 3D Discrete Space with Discretionary Refraction Index

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摘要

介绍了Runge-Kutta光线追迹方法,并以此作为任意折射率介质中光线追迹基本手段;针对具有折射率任意分布性质并且离散的三维流场空间,建立了流场空间任意点的折射率和折射率梯度计算方法;在追迹过程中,提出了追迹步长根据当地折射率梯度和网格几何尺寸自适应调节的思想和方法,用于提高追迹的精度和效率。结果表明,建立的光线追迹方法适用于三维离散空间折射率任意分布的光线追迹,具有较高的精度和效率。

Abstract

The Runge-Kutta ray tracing method is introduced firstly,which is used as a basic ray tracing method for the medium of the discretionary refraction index distribution. Then towards the three-dimensional fluid field with the characteristic of discrete refraction index distribution,a numerical computation method of any point′s refraction index and gradient is proposed. During the process of ray tracing,an idea and method that tracing step distance is self-adaptive according to local refraction index gradient and grid geometry scale are carried out,which can improve the tracing precision and efficiency. The results show that the method has high precision and efficiency for the ray tracing of three-dimensional space with the discrete refraction index distribution.

补充资料

中图分类号:O435,O354

DOI:10.3788/aos20103003.0696

所属栏目:几何光学

基金项目:国防科技大学优秀研究生创新项目(B080103)资助课题。

收稿日期:2009-03-23

修改稿日期:2009-05-27

网络出版日期:0001-01-01

作者单位    点击查看

冯定华:国防科技大学 航天与材料工程学院,湖南 长沙 410073
潘沙:国防科技大学 航天与材料工程学院,湖南 长沙 410073
田正雨:国防科技大学 航天与材料工程学院,湖南 长沙 410073
李桦:国防科技大学 航天与材料工程学院,湖南 长沙 410073

联系人作者:冯定华(fdhua2000@163.com)

备注:冯定华|主要从事计算流体力学与应用、气动光学等方面的研究|(1981-),男,博士研究生。

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引用该论文

Feng Dinghua,Pan Sha,Tian Zhengyu,Li Hua. Research on Ray Tracing Method in 3D Discrete Space with Discretionary Refraction Index[J]. Acta Optica Sinica, 2010, 30(3): 696-701

冯定华,潘沙,田正雨,李桦. 任意折射率的三维离散空间光线追迹方法研究[J]. 光学学报, 2010, 30(3): 696-701

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