Kolmogorov与Non-Kolmogorov湍流相位屏的数值仿真方法研究

利用功率谱法、随机中点位移算法、线性插值法和统计插值法分别生成Kolmogorov湍流与Non-Kolmogorov湍流相位屏。通过对比模拟相位屏的高低频信息以及相位结构函数与理论结构函数的相对误差,分析了四种相位屏仿真方法分别在Kolmogorov湍流与Non-Kolmogorov湍流模型下的适用性。分析的结果表明:随机中点位移算法无论是在Kolmogorov还是Non-Kolmogorov湍流模型下生成的相位屏高低频信息都较为充足,模拟效率高而且相位结构函数在两种模型下与理论值的相对误差最小。

相位屏法仿真海洋湍流激光传输特性有效性

海洋湍流是制约水下激光通信应用的重要因素之一,相对于大气湍流,海洋湍流在较短距离内即可达到强起伏,针对强湍流传输特性及数值仿真的可靠性验证具有重要意义。基于大气湍流传输特性理论公式,利用大气湍流参数等效表达海洋湍流的方法给出了弱起伏到强起伏条件下海洋湍流传输特性的理论计算公式。针对相位屏法在海洋湍流仿真中的应用,给出了选取相位屏间距、网格尺寸和网格数目的基本要求,并数值仿真了海洋湍流不同参数条件下的传输特性,与理论计算结果进行了对比。结果表明:基于相位屏法得到的光强一阶矩传输特性参量与解析结果较为一致,但是在强闪烁条件下数值仿真光强闪烁特性与理论结果偏差较大。