興隆2.16米望遠鏡圓頂吊裝通道通風研究*

李陶然，王建峰

(中國科學院光學天文重點實驗室 (國家天文臺)，北京 100101)

興隆觀測基地2.16 m光學天文望遠鏡于1989年投入使用，其半球型圓頂直徑23 m，高15 m，圓頂墻體有低熱容量的加氣混凝土保溫墻和對流區域[1-2]。由于2.16 m望遠鏡使用的英國式赤道儀需要較大的回轉空間，因此，望遠鏡的圓頂體積很大，約5 600 m3。圓頂體積過大帶來了高熱容積的問題，僅靠少數排風系統難以快速達到圓頂內外空氣熱平衡，且由圓頂天窗進入的自然風會在圓頂內部產生湍流現象。因此，望遠鏡的觀測精度受到圓頂視寧度的影響。

圓頂通風已成為大型望遠鏡圓頂設計中必不可少的部分，可以有效解決圓頂視寧度問題。通過促進圓頂內外空氣的水平流通達到改善圓頂視寧度的目的，從而提高望遠鏡的觀測精度。在圓頂表面設置一系列的自然通風窗口是非常有效且經濟的通風方法，利用自然風帶走圓頂內部的熱量和湍流空氣，可以快速達到熱平衡。但對已建成的圓頂進行大范圍自然通風窗口改造有諸多限制，需要考慮已有圓頂的改造和施工條件，并根據圓頂的結構強度進行詳細分析，時間和經濟成本消耗過大，且容易對望遠鏡正常觀測產生影響。

2.16 m圓頂內有一供主鏡鍍膜的吊裝通道，約4 m × 3 m。若將其改造為通風口，可以與天窗開口形成對流，大大增加通風效率，提高望遠鏡的觀測質量。本文對吊裝通道改造為通風口進行了設計，并使用計算流體動力學(Computational Fluid Dynamics, CFD)軟件(1)ANSYS, Inc. Release Notes, 2012對通風效果進行分析，對比通風口存在與否情況下的通風效果，為2.16 m望遠鏡圓頂通風改造提供參考依據。……