流动显示中的圆管畸变及其校正

摘要：

对玻璃圆管内的流场进行显示时，沿管径方向的光线成像存在畸变，使得圆管内流场显示的有效范围减小，必须进行校正才能得到圆管内流场更大的有效视场。通常采用和管壁焦距相反的柱透镜来校正管壁畸变。校正柱透镜的设计是关键，首先采用厚透镜焦距计算方法得到单侧管壁的等效焦距，校正柱透镜焦距与其值相同，符号相反。如果采用传统的平凸柱镜，进行光线追踪时效果并不理想。重新在ZEMAX光学软件中优化校正柱透镜的曲面参数和与圆管的距离，得到的结果为弯月校正柱透镜。按照参数加工圆管和校正柱透镜，采用栅格对其进行静态验证，证明了该方法的有效性，将有效视场增大到了大于80％，相比传统的外加平凸透镜方法，该方法得到的弯月柱透镜校正更加准确，并通过高速聚焦纹影给出了动态结果。该工作对于厚壁圆管内的流场显示等相关工作具有参考意义。

关键词：光学设计、成像畸变、光学校正、光线追踪、流场显示

分类号：V211.72(基础理论及试验)

资助基金：高超声速冲压发动机技术重点实验室基金STSKFKT2012004

在线出版日期：2015-04-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：87-91