1 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
2 长光卫星技术股份有限公司, 吉林 长春 130000
本文针对空间目标受到的太阳辐射、地球辐射、地球反照辐射，采用蒙特卡洛（Monte Carlo）法，基于非结构四面体网格编写了仿真程序，并对计算结果进行了对比验证。进一步地，对太阳同步轨道卫星受到的轨道外热流，采用带帆板的网格对有无遮挡情况下各表面受到的轨道外热流进行了分析。结果显示，在对地模式下考虑遮挡后，−Y表面平均热流值降低了53.79 W/m2，+Y−Z侧帆板表面平均热流值降低了32.05 W/m2。结合表面材料属性，分析了各表面的温度特性，并结合帆板温度的在轨遥测数据，验证了计算的准确性。最后，计算了两种模式下各方向的红外辐射强度。结果表明，不同观测模式下各表面受热流的影响不同，对地模式下各表面温度随时间变化较大，而对日模式下各表面热流较为稳定。两种模式下，太阳能帆板的温度较高，辐射强度较大，具有明显的红外特征，便于开展红外观测。
轨道外热流 空间目标探测 红外辐射 蒙特卡洛方法 orbit external heat flow space target detection infrared radiation Monte Carlo method
1 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院, 中国科学院原子频标重点实验室, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院大学, 北京 100049
从量子力学原理出发, 结合光钟的锁定算法, 分析了光钟输出频率噪声的产生机制; 并以钙离子光钟为例, 用蒙特卡洛方法在计算机上模拟了光钟运行, 获得光钟的稳定度, 且在同样参数下, 与实验测得的稳定度进行了比较, 结果表明两者具有较好的一致性。同时, 通过修改光钟运行中的参数, 研究了反馈周期内每个频率点探测离子次数N、增益系数g及激光的线性漂移对光钟稳定度的影响。结果表明光钟的秒稳对每个反馈周期内探测离子的次数N不敏感; 且在g> 0.45时, 稳定度开始变差; 此外, 相对于钟激光的线性漂移, 量子投影噪声对稳定度起主导作用。本研究提出的模拟光钟运行的方法能方便地应用到其他离子与原子光钟上, 可对不同实验参数下光钟的稳定度进行评估。
量子光学 稳定度 蒙特卡洛方法 光频比对 quantum optics stability Monte-Carlo method optical frequency comparison 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230025
1 中国科学院力学研究所 高温气体动力学国家重点实验室，北京 100190
2 中国科学院大学 工程科学学院，北京 100049
3 光学辐射重点实验室，北京 100854
采用直接模拟蒙特卡洛方法描述有限个仿真分子的运动、碰撞以及传能效应，计算得到高空羽流非平衡流场特性，利用统计平均方法获取羽流场的宏观参数，并采用佛奥特线型函数描述稀薄气体的展宽，逐线积分得到气体超窄谱红外辐射特性参数，结合反向蒙特卡洛方法计算高空羽流辐射传输方程，利用理论和实验数据验证流动与辐射计算模型的适用性，在此基础上，以某小推力发动机为对象，研究了其流动与超窄谱的红外辐射特性。研究结果表明：高空羽流场由于急剧膨胀，导致密度快速下降，进而产生明显非平衡效应；燃气组分受速度惯性影响，不同分子量的组分会有扩散分离效应；燃气组分谱线细而窄，以多普勒展宽为主，辐射峰值往中波平移，且4.7 μm 的CO及6.5 μm 的H2O发射带辐射能量占有更大份额；辐射亮度轴向分布集中在二倍喷管直径距离内，辐射亮度径向分布集中于分离波线以内的激波区内及内流区，其他区域成指数衰减。
高空羽流 直接模拟蒙特卡洛方法 反向蒙特卡洛方法 红外辐射 high altitude plume direct simulation Monte Carlo backward Monte Carlo infrared radiation 红外与激光工程
2020, 49(S1): 20200159
1 四川大学电子信息学院, 四川成都 610065
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
从经典混响室的平面波叠加模型出发, 针对已有的概率统计模型不能模拟莱斯分布场环境的情况, 建立了改进型的平面波叠加模型。为了验证该模型的有效性, 用蒙特卡洛方法仿真了不同K因子下的各场量的概率密度函数 (PDF), 并用理想 PDF进行拟合。并进一步验证了当莱斯 K因子为零时, 莱斯分布场模型退化为经典混响室的场模型。最后考虑了模型的抽样参数(平面波叠加数和搅拌器位置数)对仿真结果的影响, 确定最佳的抽样样本, 从而获得稳定的 PDF曲线。
混响室 平面波叠加 蒙特卡洛方法 瑞利分布 莱斯分布 reverberationchamber plane wave superposition Monte Carlo method Rayleighdistribution Rician distribution 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(6): 1027
