防雨帽对探空仪湿度测量影响的CFD研究

采用流体动力学方法研究了GL-5000P探空仪湿度传感器的防雨帽对湿度测量的影响.运用Pro/E对湿度测量系统结构进行建模,使用前处理软件ICEM对其进行网格划分,导入Fluent软件进行稳态和瞬态计算分析.模拟结果表明:GL-5000P防雨帽很好地防止了高空云雨滴对湿度传感器的影响,其兼具一定的防太阳辐射功能,但高空25 km以上防辐射能力减弱,甚至起相反作用;防雨帽厚度对太阳辐射误差影响较小,而其反射率影响则较显著;瞬态分析揭示了传感器表面的湿度场分布产生了时间滞后,且时间滞后常数随海拔高度的升高而增加,到27 km达到0.42 s.该研究为湿度垂直廓线的时间滞后修正提供了理论依据.     

探空湿度传感器太阳辐射误差流体动力学分析与实验研究

针对太阳辐射导致的探空湿度测量偏干问题,本文采用模拟仿真和实验进行相关研究。首先采用流体动力学（CFD）方法模拟仿真了湿度传感器在探空过程中由于太阳辐射导致的温升情况,为了验证仿真的准确性,设计湿度测量电路并搭建实验平台,研究了各种不同条件下的湿度传感器的温升误差,对比结果表明仿真值与实验值吻合度较好,最大相对误差为7.5%。其次,研究了海拔高度、太阳辐射强度、气流流速和防护罩对湿度传感器温升误差的影响,结果表明影响较大的是海拔高度,温度误差随海拔高度明显增加,防护罩的影响较小,此外温度误差与太阳辐射强度呈正相关,与气流流速呈负相关。最后以韩国RSG-20A的湿度测量系统为模型,同时以阳江比对中的一次探空数据记录作为仿真条件,模拟仿真了太阳辐射下的温度误差,再结合饱和水汽压公式计算相对误差,结果表明,32km的高空由于辐射导致的温度差值达13℃,湿度的相对误差达到70%以上。该研究为探空湿度垂直廓线的辐射误差修正提供一定依据。     

探空温度传感器的太阳辐射误差研究

伴随着数值天气预报和气候变化研究精细化程度的不断提高,希望探空温度传感器的观测精度达到0.1 K数量级。为了实现此目标,运用计算流体动力学(CFD)方法对珠状热敏电阻器从海平面上升至32 km高空的整个过程进行太阳辐射误差数值分析。在此基础上,针对影响测温精度的引线、引线夹角大小以及太阳照射角度进行分析与探讨,获得其与太阳辐射误差的内在联系。数值求解结果表明:引线、引线夹角大小以及太阳照射角度是太阳辐射误差的重要影响因子。海拔高度与太阳辐射误差之间呈现出随海拔高度的增加斜率不断增大的类指数函数关系。     

基于计算流体动力学的探空温度传感器太阳辐射误差修正方法

高空大气温度是天气预报和气候变化研究所需的关键观测资料,随着对防灾减灾和应对气候变化能力要求的提高,希望探空温度传感器的准确度达到0.1℃量级,而太阳辐射引起的误差可达3℃量级甚至更高,已成为制约探空温度观测精度提高的瓶颈.本文利用计算流体动力学(CFD)方法对探空温度传感器从地面到32 km高空不同气压和多种引线夹角以及太阳高度角条件下的辐射误差效应进行求解,获得了辐射误差—海拔高度曲线族.研究结果表明,引线夹角以及太阳高度角是太阳辐射误差的重要影响因子.海拔高度与太阳辐射误差之间呈现出随海拔高度的增加斜率不断增大的类抛物线关系.     

热处理工艺对硬质合金表面金刚石薄膜 附着性能的影响

文章针对提高硬质合金刀具金刚石涂层结合力问题,提出了一种热处理和酸处理相结合的预处理工艺,详细研究和分析了800~1000℃ 范围内,热处理温度变化与硬质合金刀具表面形貌、金刚石涂层质量、涂层与刀具间附着力之间的关系.热处理工艺显著降低了生长过程中钴对金刚石涂层石墨化的催化作用,进一步提高了碳化钨颗粒的比表面积及金刚石二次形核密度,得到的金刚石涂层晶粒尺寸及压应力较小.过高的热处理温度虽然可以细化基体表面,增加基体与金刚石涂层之间的"机械锁合"作用,但预处理过程中残留在基体表面的深坑却不利于金刚石涂层附着力的提高,在外力的作用下容易在深坑附近产生微裂纹.实验结果显示,在氩气气氛中,900℃ 时热处理的硬质合金基体表面生长的金刚石涂层质量和附着力最佳.     

压电式压力传感器热冲击效应的试验研究

论述了瞬变温度对压电式压力传感器具有热冲击作用,并能改变传感器的预紧力、自振频率及灵敏度,形成瞬变温度误差.传感器的特殊膜片结构可以大大减小瞬变温度误差.通过对某2种压电式传感器的模拟热冲击效应的试验研究,阐述了热冲击对传感器的实际影响,并给出了测量数据及分析结果.     

文摘

<正> 0112 校正温度变化对电感式传感器的误差的影响——Correction for the effect of temperature changes on the crror of jnductive sensors.(for galvanised coating thickness measurements).V.V.Puzankov,Izv VUZ Priboro-str.(USSR),vol.19,no.11,p.20-3(1976).俄文 本文讨论了在测量电镀涂层厚度过程中的一种,消除差动开关电感式传感器中所产生的误差的方法。在方块图中示明了这种方法。该方法以测量通路温度和传感器的线圈参数,温度校准信号,温度系数和温度变化的功能耦合装置为主。     

三电极平面电容传感器对材料损伤的探测

通过ANSYS软件分析非金属材料厚度和介电常数分布不均匀对电容量的影响以及三电极平面电容传感器探头水平方向的有效探测范围.针对非金属材料表面下的异常或者损伤的检测,提出了一种结构简单、操作方便的三电极平面电容传感器检测法,并对非金属材料表面下的异常或者损伤进行探测定位.通过对损伤区的分析得出了一定传感器探头尺寸水平方向...     

一种超声波液体浓度传感器的研制

本文介绍一种通过测定溶液的声速而给出其中某组份浓度的超声波液体浓度传感器.简述了传感器的原理与设计,讨论了温度、声速与浓度非线性关系以及传感器几何尺寸误差等因素所产生的影响.     

平流层飞艇表面接收太阳能的建模与分析

平流层飞艇依靠艇载自主光伏发电系统摄取太阳辐射能来达到长期自主飞行和悬停,可应用于无线通信、空间观测和军事侦察等领域,成为当前各国研究的热点之一.分析和计算飞艇表面接收的太阳辐射能是光伏系统设计的基础.文中首先建立飞艇表面接收的辐射能量数学模型,它描述了飞艇的工作纬度、飞行方向、表面形状和接收的太阳辐射能量的关系.然后模拟分析飞艇的工作纬度、飞行方向和表面形状对接收的辐射能量的作用.结果表明:飞艇的工作纬度和飞行方向影响飞艇表面接收的辐射能量的大小和时间分布;飞艇表面的不同部分接收的辐射能量是不同的,在飞艇表面合理覆盖光伏阵列是飞艇光伏系统设计的重要任务.     

一种阵列式探空温度传感器设计

为降低传统探空温度传感器的横梁尾流热污染误差,设计了一种基于热电偶阵列的探空温度传感器。该传感器由铂电阻,四个热电偶组成的阵列,高精度测量电路等部分组成。采用计算流体动力学（CFD）软件FLUENT对探空温度传感器进行数值分析仿真计算。搭建了一套高空环境模拟实验装置。实验结果表明,使用阵列式热电偶作为探空温度传感器,可将横梁热辐射误差降低至横梁升温量的0.43%~8.72%,实验测量结果与仿真结果相差-3.02%~5.44%,吻合度较高。阵列式低辐射误差探空温度传感器和传统探空温度传感器相比,降低了横梁尾流在上升过程中对传感器探头的影响,具有较低的辐射误差。     

基于GA-WNN温度补偿的红外CO2气体传感器系统研究

为了提高红外CO2气体传感器的探测灵敏度和精度,首先基于计算流体动力学（CFD）仿真计算,研究了传感器腔内气体辐射功率吸收效率与腔体结构之间的关系,模拟结果表明：当圆柱腔体的直径与内壁反射率固定时,腔体结构存在最佳腔长可使传感器红外辐射功率吸收效率达到最大。然后基于CFD仿真的结果设计和实现了CO2气体传感器,并开展了实验比对与验证,进而着重研究了环境温度对气体测量结果的影响。实验结果表明：在5~45oC温度范围内,传感器在0~2000 ppm浓度范围内的测量误差随着温度升高而显著增大。最后采用遗传小波神经网络算法（GA-WNN）对传感器进行了温度补偿,数据融合补偿后传感器的温度漂移得到了较好的抑制,其绝对误差小于±70 ppm,在非样本温度点下,整体平均误差小于±100 ppm,表明CO2气体传感器的测量精度得到了较好的提升。     

智能探头式大气数据传感器的应用研究

智能探头式大气数据传感器通过测量飞行器表面及附近区域的总压和静压,经大气数据计算机的解算后,得到迎角、速度和高度等参数.对飞行器表面及其周围流场的正确预测和细致分析,是确定智能探头安装位置以及校准算法的关键基础.以某型民用运输飞机为背景,采用计算流体力学技术分析飞机流场,对智能探头式大气数据传感器的安装位置选择以及位置误差修正进行了实例研究.地面试验的结果表明所采用的方法可靠、智能探头的安装位置合理、修正算法准确度高.     

低空飞艇太阳辐射热环境分析

结合低空气象条件,详细分析了飞艇的热环境情况和影响因素,并运用计算流体力学软件FLUENT及其提供的接口编制的并行的UDF程序,对标准飞艇模型进行了数值模拟计算,获得了全天时飞艇内部、蒙皮表面的最高温度、平均温度等分布情况。该方法具有较高的精度,对于指导飞艇材料的选取,以及推广到平流层飞艇的热环境分析具有指导作用。     

Petascale large eddy simulation of jet engine noise based on the truncated SPIKE algorithm

With the emergence of petascale computing platforms, high-fidelity computational aeroacoustics (CAA) simulation has become a feasible, robust and accurate tool that complements theoretical and empirical approaches in the prediction of sound levels generated by aircraft airframes and engines. Differentiating itself from the broader discipline of computational fluid dynamics, CAA is particularly challenging as it demands high accuracy, good spectral resolution, and low dispersion and diffusion errors from the underlying numerical methods. Large eddy simulation based on space-implicit high-order compact finite difference schemes has been shown to meet such stringent requirements. In this paper, we discuss a new, scalable parallelization scheme with a three-dimensional computational space partitioning. Unlike many traditional multiblock computational fluid dynamics (CFD) methods, our partitioning is non-overlapping. We use the truncated SPIKE algorithm to solve the governing equations accurately and limit one-sided biased differentiation to just the physical boundaries. We present experimental performance data collected on Kraken and Ranger, two near-petascale computing platforms.     

CAD of a low-temperature solar energy collector using interactive programming

This paper describes a pilot interactive computer program used by midshipmen in the early phases of design of a low-temperature solar energy collector. The model has been made as simple as possible without losing the fundamental relationships of thermodynamics, fluid dynamics and heat transfer theory. The subjects covered include solar radiation, flat plate collectors, application loads and economics. Design parameters are location, time duration, absorptivity, reflectivity, tilt angle, number of cover glasses, collector temperature, air temperature, insulation condition, etc. The program provides enough information to allow users to evaluate and design their own solar thermal processes.     

基于要素差值分析的探空系统比对研究

为比较59-701探空系统和L波段探空系统的探测性能,确定高空气象探测系统换型前后可能存在的系统差异,利用安徽省阜阳高空气象站60次的同步对比探测数据,运用计算两组数据平均差、标准差比较的方法,对实地探测的气象要素值进行分析,找出它们之间的性能差异.结果表明：两套探空系统,在位势高度和温度上差异较小,数据比较接近;在湿度上,59-701探空系统滞后误差较大,湿度变化比较平稳,曲线较均匀;在风向、风速指标上,L波段优于59-701探空系统,随着高度的增加,优势越明显;在测风精度、稳定性上,L波段探空雷达明显提高,59-701探空雷达的测风精度、稳定性相对较差.     

浮子流量传感器的仿真研究

为了完善计算流体力学在浮子流量传感器设计和优化过程中的应用,利用FLUENT软件对浮子流量传感器进行三维流场仿真,分析了入口条件以及浮子旋转对仿真的影响.分析结果表明,上述两个条件对于浮子流量传感器内部流场仿真结果的影响不大,在定性的分析中可以设定平均速度入口条件,浮子不旋转来进行计算,同样可以获得比较满意的仿真数据,降低了仿真的复杂度,节省了仿真过程所需的时间.     

Adaptative state-space model predictive control of a parabolic-trough field

Model Predictive control algorithms for trough solar plants make use of solar radiation measurements and the overall efficiency knowledge which are very useful in order to reject disturbances. However, direct solar radiation, mirror reflectivity and metal absorptance which affect overall efficiency, can only be measured locally. In this paper, an adaptative model predictive control using an unscented Kalman filter (UKF) to estimate both the effective solar radiation and the metal–fluid temperature profiles is proposed. The control algorithm is validated by tests with real data taken from the ACUREX field of the PSA in Almería (Spain).     

Investigations on the flow behaviour in microfluidic device due to surface roughness: a computational fluid dynamics simulation

In the field of micro-fluidics device, as the cross section of micro-channel comes down to the scale of few tens of micro-meters, surface area to volume ratio increases significantly, and due to this, surface dependent phenomenon dominates during flow of the fluid. This surface dependent phenomenon is mainly governed by surface roughness as an important parameter which directly influences on flow and results in the loss of pressure head due to the building of localised pressure as well as eddy flow. To understand this mechanism, a computational fluid dynamics (CFD) simulation is carried out. In the present CFD simulation, fluid and solid interactions are modelled in two different types. The first is modelled as pure slip between them so that the effect of roughness can be investigated as a main source of friction factor. The second model consists the effect of the pure adhesion by maintain zero relative velocity on the surface of micro-channel. Behaviour of fluid flow and increase in pressure-drop are observed differently in the both types of model. It is observed that the rise in pressure-drop occurs exponentially as size of a channel reduces from 300 to 100 µm. This phenomenon reveals the science of the size effect on micro-channels. The surface roughness of micro-channel is simulated and it is also observed that the surface finish up to few tens of nanometers does not affect the fluid flow. However, the flow resistance increases as the surface roughness increases up to few hundreds of nanometers, and the pressure-drops along the channel length. In the present case, an elevated temperature of fluid mitigates the effect of surface roughness up to some extent for the efficient flow of fluid in a micro-fluidic device. Hence, micro-fluidic device with nano-finished micro-channel and elevated temperature of fluid is recommended for economic and efficient utilisation of the device.