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.     

基于流体动力学的探空温度传感器太阳辐射误差研究

针对太阳辐射加热导致的误差显著限制了温度测量的准确度的问题,提出了基于流体动力学的太阳辐射误差的修正方法--数值分析法.建立从地面到32 km高空不同气压条件下珠状热敏电阻器探空温度传感器的误差热分析模型,通过计算流体动力学对其进行太阳辐射误差数值模拟分析.着重研究了太阳辐射方向、传感器表面涂层反射率、传感器尺寸等物理参数对太阳辐射误差的影响.研究结果表明:太阳辐射引起的温度测量误差随海拔高度的上升呈现非线性单调递增的变化趋势.当太阳辐射方向垂直于传感器正面时误差最大,增大传感器表面涂层反射率、减小传感器尺寸都能有效降低太阳辐射误差.     

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。     

光学观测中太阳夹角的分析与计算

对影响光学观测效果的太阳夹角计算方法进行了研究。首先给出了太阳夹角的定义及计算公式。然后重点研究了太阳视位置的计算方法,比较了几种赤纬角计算方法,给出了一种改进的时角计算方法,实现了高精度的太阳视位置计算,并对其计算精度进行了分析。最后提出了在实际光学观测应用中的太阳夹角计算算法。实验表明,太阳视位置计算精度比传统数值近似方法高一个数量级,能够满足光学观测中太阳光照分析的需要。     

光学观测中几种太阳夹角计算方法及精度分析

为从计算太阳夹角的所有简单算子中,找到最接近真实值的可靠算法组合,做此实验。完成对太阳赤纬、太阳时角的常见算法公式的演算,并介绍了天文观测中会涉及到的一些基础的天文概念,完成对太阳高度角和方位角的算法演算,同时考虑蒙气差等干扰因素,加入到计算当中,最后完成对在指定地理位置设备与太阳之间的夹角数值的计算。在本次计算中,采用精度较高的复杂算法SPA算法作为参考值,对上述算法的计算结果进行鉴定,以比较上述算法计算结果的精度误差,并进行统计分析。在实验中,使用C++工具代码实现算法的运算。通过对演算结果的定量比较分析,确定了VSOP87的时角算子与Wang赤纬角算子的组合,其计算结果最为真实可靠。通过实验分析,找到了既简单可行,又具备较高准确度的太阳夹角算法组合,为提高简单算法得到的太阳夹角值的准确性起到了积极作用。     

基于ARM的太阳跟踪控制系统设计

为了改进对太阳的跟踪精度,提高太阳能的利用率,设计了一种基于ARM的新型的太阳跟踪控制系统;该系统利用32位ARM嵌入式微处理器芯片LPC2290作为控制器,通过程序对跟踪机构水平、俯仰两个方向的控制,实现对太阳的全跟踪;并在此基础上利用安装在跟踪机构上的角度传感器,对跟踪机构进行定时的误差校正,改进跟踪的精度;通过试验阶段的运行分析,此设计跟踪精度能够满足碟式太阳能热发电的需要,系统性能稳定,成本较低,功能扩展性强,具有较高的实用价值.     

基于气象无人机飞行角度的优化测风模型研究

在气象无人机现用测风模型的基础上,根据无人机飞行角度的不同,对测量总压、空速与地速的夹角进行了修正,提出了优化的测风模型。并给出了误差计算方法。仿真的不同结果表明:所提出的优化测风模型能有效解决飞行角度变化对测风精度的影响,为提高气象无人机测风精度提供了借鉴。     

太阳辐射监测仪实验自动监控软件设计

太阳辐射监测仪(SIM)是某卫星上的监测太阳总辐照度变化的高精度仪器,其测量精度是交付前重点考核的技术指标;测量精度标定实验中的测量数据需要手动控制1553B总线进行下传,手动分解提取1553B包内的数据,判断仪器的工作状态,人工处理的工作量大且易引入人为误差;另外,仪器对测量环境要求高,人为参与会影响环境的稳定,因此需要实现整个实验过程的自动监控和数据自动处理。通过分析1553B仿真卡的特点,利用VC++编写了线程监控程序,操作界面一键控制,实现了实验数据的1553B自动下传,自动接收和保存;实验表明,监控软件操作简单、运行可靠,太阳辐射监测仪重复性测量精度满足小于5‰的设计要求。     

一种旋转间断照射雷达的波束指向精度测试及修正方法

在半主动寻的制导的武器系统中,旋转间断照射雷达波束指向受阵面配相误差、旋转平台码盘误差、雷达正北标定误差等多种因素影响,在外场条件下无法验证波束指向状态和修正波束指向误差,直接影响整个制导回路目标截获的概率;针对该问题,通过对旋转照射雷达标定方法和波束方向图分析,提出了一种旋转间断照射雷达的波束指向精度测试及修正方法;该方法可直观、定量地分析照射雷达的波束指向精度,分析结果可作为进一步波束指向修正的依据。经测试,该方法可有效提升旋转间断照射的波束指向精度。     

多介质ALE方法流固耦合影响因素及参数分析

为了探究LS-DYNA程序流固耦合关键字PFAC参数大小以及网格大小对数值模拟结果的影响,同时得到适合大口径弹体入水数值模拟的参数,应用LS-DYNA程序ALE方法对大口径弹体以速度200m/s垂直入水进行数值模型.研究了网格密度以及控制流固耦合关键字中PFAC参数大小对结果的影响.从能量以及理论角度对结果进行了分析.对参数变化从理论及数值模拟结果的角度进行解释.得出了网格密度对此数值计算模型的影响,得到了合理的网格密度.对比了不同PFAC数值对平头和钝头弹体入水的影响.