二维粗糙带是常用的加速流场转捩的流动控制方式，理论分析并用风洞实验研究二维粗糙带作用下的高超声速平板边界层引起的波前畸变特性。采用波前检测系统测量高超声速边界层流场的波前畸变，对比有无粗糙带情况下的流场波前分布。研究结果表明，在高超声速平板边界层发生转捩以前，高精度波前测量系统不仅可以给出高速流场的波前分布，同时还可以计算对应的密度场。实验结果还表明，马赫数为5的边界层流场明显失稳时波前畸变有大幅度提高；同时通过对比有无粗糙带时波前畸变特点发现，平板壁面加粗糙带后尽管边界层的流态未发生变化，但相同位置的平均波前、波前均方根和峰谷值明显增大。
波前 粗糙带 高超声速 平板边界层 wavefront strip hypersonic speed plate boundary layer
为了研究是否可以通过提高光学仪器放大率来提高细光束畸变图像的分辨率问题，讨论了穿越可压缩混合层后细光束成像的变形特性。本研究先利用 CCD相机成像系统获得细光束畸变的实验图像，再利用二维双正交小波变换和 Canny边缘检测技术对这些图像进行后处理。分析结果表明: 这两项后处理技术可清晰识别出细光束图像的边缘。此外研究还发现: 从衡量光学仪器分辨率角度而言，细光束畸变图像的面积比周长能更好地反映图像的变形特点。
气动光学效应 可压缩混合层 二维小波变换 aero-optical effect compressible mixing layer 2-D wavelet transform
为了深入研究细光束穿越可压缩混合层后光束畸变的机理，本文提出将双曝光 CCD相机成像技术与纹影技术相结合进行流场与光束畸变的同步测量。利用纹影技术获得可压缩混合层密度梯度场特征，进而获得大尺度结构的密度梯度场分布；利用 CCD相机成像技术获取通过混合层后光束畸变特性；双曝光技术的引入可以得到大尺度结构的移动对细光束畸变的影响。实验研究结果表明：流场中大尺度结构的存在导致了光束的偏移和模糊，而这些大尺度结构的移动的确可以使经过它们的光束随之移动。
可压缩混合层 大尺度结构 气动光学效应 compressible mixing layer large-scale structure aero-optical effect
利用双曝光CCD相机成像技术, 研究了小直径光束穿越可压缩混合层流场后所引起的气动光学效应。实验研究结果表明: 在不同对流马赫数(Mc＝0.17, 0.45)下, 光束投影(点扩散函数, PSF)发生了不同程度的变形和偏移。此外在不同对流马赫数下细光束投影都存在扩束、缩束和面积几乎不变的现象, 但光束投影出现扩、缩束的概率不同。
气动光学效应 对流马赫数 点扩散函数 aero-optic effect convective Mach number point spread function
