利用相位自相关函数进行简单且准确的基于FFT的湍流相位模拟（Matlab代码实现）_自相关和fft-程序员宅基地

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本文目录如下：

目录

1 概述

2 运行结果

3 参考文献

4 Matlab代码实现

1 概述

利用相位自相关函数进行基于FFT的湍流相位模拟是一种常见的方法，它可以用来生成具有湍流特性的合成相位场。下面是一个简单的步骤：

1. 生成湍流相位场的频谱：
- 首先，生成一个随机的频谱，可以使用正态分布随机数来模拟湍流的频谱特性。
- 对生成的频谱进行FFT，得到相位场的初始值。

2. 计算相位的自相关函数：
- 对相位场进行逆FFT，得到实空间中的相位分布。
- 计算相位分布的自相关函数，这可以通过对相位分布进行平移并与原始相位分布进行相关运算来实现。

3. 使用自相关函数调整相位场：
- 将自相关函数应用于初始的相位场，调整相位场的分布以匹配生成的自相关函数。

4. 重新计算频谱：
- 对调整后的相位场进行FFT，得到调整后的频谱。

5. 循环迭代：
- 重复上述步骤，直到生成的相位场满足预设的湍流特性要求为止。

这种方法结合了频谱和实空间的处理，可以生成具有湍流特性的相位场。但需要注意的是，这只是一种简单的方法，实际应用中可能需要根据具体情况进行调整和改进。

2 运行结果

部分代码：

% L0:outer scale;
% M:the grid numbers of the initial FFT screen in x or y directions;
% D:size of the initial FFT screen
% r0:Fried parameter;
% dxy:spatial domain sampling interval;
% delta_k=2*pi/D: frequency domain sampling interval;

L0=1000;
M=256;
D=10;

dxy=D/M;
HM=M/2;

r0=0.2;

[xx,yy]=meshgrid(-HM:HM-1);
rr2=(xx*dxy).^2+(yy*dxy).^2;
rr=sqrt(rr2);

%calculate the theoretical phase autocorrelation and the tilt angle variance (in one direction) of the extracted tilt screen
% if L0/D>10000,L0 is assumed to be infinite
epslon=0.01*dxy;
if L0/D<10000
CorMM_theory=correlation_theory(rr,r0,L0);

3 参考文献

文章中一些内容引自网络，会注明出处或引用为参考文献，难免有未尽之处，如有不妥，请随时联系删除。

[1] Xiang J .Fast and accurate simulation of the turbulent phase screen using fast Fourier transform[J].Optical Engineering, 2013, 53(1):016110.DOI:10.1117/1.OE.53.1.016110.

[2]靳秀青,夏振炎.基于小波变换和FFT及HHT的壁湍流能量传递的实验研究[C]//第八届全国实验流体力学学术会议.2010.

4 Matlab代码实现

本文链接：https://blog.csdn.net/m0_73907476/article/details/137002080

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