基于計(jì)算流體力學(xué)的探空溫度傳感器仿真與優(yōu)化.pdf

1、研究對(duì)流層和平流層下部大氣溫度，對(duì)提高氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度和氣候變化規(guī)律有著重要意義。高空大氣溫度探測(cè)過程中，太陽輻射引起的探空溫度傳感器溫升是影響溫度測(cè)量精度的重要因素。目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)太陽輻射升溫量的研究方法主要包括風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)法和經(jīng)驗(yàn)公式估測(cè)法，受實(shí)驗(yàn)技術(shù)難度及公式適用性的限制，難以對(duì)探空溫度傳感器在高空氣流環(huán)境中的輻射升溫量進(jìn)行精確的定量求解。為解決上述問題，本文提出采用計(jì)算流體力學(xué)方法對(duì)探空溫度傳感器進(jìn)行數(shù)值仿真，求解輻射升溫量。

2、>　　本文首先研究了珠狀熱敏電阻在不同引線長(zhǎng)度、夾角和數(shù)量條件下輻射升溫量的變化規(guī)律。仿真結(jié)果表明，隨著引線長(zhǎng)度的增大，珠狀熱敏電阻輻射升溫量逐漸減小;180°引線夾角的四引線傳感器結(jié)構(gòu)輻射升溫量受太陽照射角度影響較小。通過遺傳算法對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行擬合，獲得該四引線傳感器結(jié)構(gòu)在不同太陽高度角和方位角條件下的輻射升溫量計(jì)算方程。
　　由于探空溫度傳感器的支架也對(duì)輻射升溫量產(chǎn)生影響，對(duì)帶支架結(jié)構(gòu)的珠狀熱敏電阻進(jìn)行仿真研究。仿真結(jié)果表明，

3、輻射升溫量隨引線熱導(dǎo)率、海拔高度、太陽輻射強(qiáng)度的增大而增大，隨太陽高度角的增大而減小;帶支架條件下引線30mm的結(jié)構(gòu)輻射升溫量較小;小尺寸支架和無橫梁結(jié)構(gòu)都有利于降低輻射升溫量。為提高研究結(jié)果的普適性，通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法獲得輻射升溫量關(guān)于海拔高度、太陽輻射強(qiáng)度、太陽高度角的計(jì)算公式。公式驗(yàn)證結(jié)果表明，計(jì)算值與仿真值一致性較高，最大誤差低于0.1K，計(jì)算公式可靠性較高。
　　為了提高本文研究成果的實(shí)用性，基于Qt設(shè)計(jì)了探空溫度傳感