基于計算流體力學的探空溫度傳感器仿真與優(yōu)化.pdf

1、研究對流層和平流層下部大氣溫度，對提高氣象預報的準確度和氣候變化規(guī)律有著重要意義。高空大氣溫度探測過程中，太陽輻射引起的探空溫度傳感器溫升是影響溫度測量精度的重要因素。目前國內(nèi)外針對太陽輻射升溫量的研究方法主要包括風洞實驗法和經(jīng)驗公式估測法，受實驗技術難度及公式適用性的限制，難以對探空溫度傳感器在高空氣流環(huán)境中的輻射升溫量進行精確的定量求解。為解決上述問題，本文提出采用計算流體力學方法對探空溫度傳感器進行數(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度、夾角和數(shù)量條件下輻射升溫量的變化規(guī)律。仿真結果表明，隨著引線長度的增大，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構輻射升溫量受太陽照射角度影響較小。通過遺傳算法對仿真結果進行擬合，獲得該四引線傳感器結構在不同太陽高度角和方位角條件下的輻射升溫量計算方程。
　　由于探空溫度傳感器的支架也對輻射升溫量產(chǎn)生影響，對帶支架結構的珠狀熱敏電阻進行仿真研究。仿真結果表明，

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