φ800mm通光口徑紋影系統(tǒng)結構分析與設計.pdf

1、StructuralAnalysisandDesignof①800mmApertureSchlierenSystemBySunWeiDirectedbyProfLiZerenAthesisSubmittedfortheMasterdegreeinopticsInstituteofFluidPhysicsChinaAcademyofEngineeringPhysicsMianyang，ERChina，621900April，2010摘要紋

2、影技術是流場顯示和測量的經典光學方法，廣泛應用于觀測氣流的邊界層、燃燒、激波、氣體內的冷熱對流等，是一種在風洞流場中常用的光學測試技術。隨著風洞技術的發(fā)展，大型的流場裝置需要有大口徑的紋影測試系統(tǒng)，這對其中主反射鏡的支撐結構和系統(tǒng)光路調節(jié)能力提出了更高的要求，主鏡的面形質量和光路的調節(jié)精度直接影響著整套紋影系統(tǒng)的像質情況。本論文首先概述了大口徑反射鏡支撐技術的發(fā)展，列舉了常用的支撐結構方式?？偨Y了計算機輔助設計和有限元方法在光機系統(tǒng)設計

3、中的應用，并分析了評價鏡面變形常用的數據處理方法。主反射鏡是紋影系統(tǒng)的關鍵部件，論文從系統(tǒng)總體設計方案出發(fā)，根據常用的主鏡設計思路，從鏡體尺寸、材料、輕量化處理和支撐方式四個方面進行分析，最終選定K9光學玻璃作為主鏡材料，其尺寸為(I840rnln110mlTl，我們將不對鏡體做輕量化處理，并采用鋼帶式結構作為主鏡支撐方式。之后，通過有限元方法分析主鏡在該支撐結構下的應力和變形情況，首先根據力學分析結果，得到主鏡的最大集中應力小于1MP

4、a，此值遠低于在考慮該主鏡的實際受載荷環(huán)境下，由斷裂幾率預測法計算得到的K9材料的抗拉極限強度(Osload=384MPa)；通過球面方程擬合算法分析了鏡面變形結果，得出其面形變化的均方根值(RootMeanSquare)為14nnl，此理論結果低于允許值(2／40，2=633nm)的1／10，滿足光學設計要求。最后，論文逐一分析了系統(tǒng)中主反射鏡、反光鏡、光源和成像系統(tǒng)、光窗玻璃、整機外形和移動平臺的具體實現方案，給出了相關的結構設計結