强制通风温度传感器计算流体动力学设计与分析
发布时间：2020-11-11 10:09
大气温度变化约为0.1 ℃C /10a,传统温度传感器在测量大气温度时,太阳辐射被传感器部分吸收,从而导致测量温度高于其真实的大气温度,辐射误差可达0.8 ℃甚至更高。为了满足高精度的观测要求,有必要研究新型温度传感器。本文提出一种新型强制通风温度传感器设计,利用计算流体动力学(CFD)方法数值计算分析不同尺寸材料模型传感器在相同环境条件下的辐射误差。根据仿真结果,当L型防辐射罩入口直径大于等于25 mm时,辐射误差显著降低,不锈钢材料防辐射效果更好,辐射误差随着L型防辐射罩弧度半径的上升而增大。在上述模型参数研究结果的基础上,对太阳辐射强度、气流速度、下垫面反射率、太阳高度角以及海拔高度进行数值仿真。仿真结果显示,强制通风温度传感器的辐射误差随着太阳辐射强度、下垫面反射率、海拔高度的上升而增大,随着气流速度的上升而降低。当气流速度大于8 m/s时,太阳辐射强度、下垫面反射率、太阳高度角对辐射误差影响较小,辐射误差可降低至0.01 ℃量级。为获得任意太阳辐射强度、气流速度、下垫面反射率、太阳高度角和海拔高度等条件下强制通风温度传感器的辐射误差,采用神经网络算法对仿真数据进行拟合,获得辐射误差修正方程。结果表明,CFD仿真结果和辐射误差修正方程结果之差小于0.006℃,两者具有较高的一致性。最后,根据研究所得的强制通风温度传感器辐射误差修正方法,开发了强制通风温度传感器误差修正软件,对其温度测量结果进行实时误差修正。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TP212
【部分图文】：
?Ａ?±：??翁錢兵二兵??图１．１?Ｇｉｌｌ防辐射罩改进前后的结构示意图??Ｈｏｌｄｅｎ设计了一种垂直方向叶片层数较少的防辐射罩［２４］，与传统百叶箱比，??测量结果相差约为０．５?°Ｃ量级，该仪器照片如图１．２所示。??ｒ’－??图１．２?Ｈｏｌｄｅｎ防辐射罩的结构示意图??１．３强制通风温度传感器国内外研究现状??近年来，国内外学者提出了多种自然通风防辐射罩，但这些研究大多未能??获得内部误差的量化测量结果。为消除温度传感器的太阳辐射误差，达到气候??变化研究的精度要求，诸多学者提出了强制通风防辐射罩的设计。由于强制通??风能够提供温度传感器需要的通风量，因此它的辐射误差低于百叶箱和自然通??风防辐射罩，可以在一定程度上减小温度传感器的观测误差。如图１．３所示，??Ｒ．?Ｍ．?Ｙｍｍｇ公司研制的４３５０２型强制通风防辐射罩
图１．１?Ｇｉｌｌ防辐射罩改进前后的结构示意图??Ｈｏｌｄｅｎ设计了一种垂直方向叶片层数较少的防辐射罩［２４］，与传统百叶箱比，??测量结果相差约为０．５?°Ｃ量级，该仪器照片如图１．２所示。??ｒ’－??图１．２?Ｈｏｌｄｅｎ防辐射罩的结构示意图??１．３强制通风温度传感器国内外研究现状??近年来，国内外学者提出了多种自然通风防辐射罩，但这些研究大多未能??获得内部误差的量化测量结果。为消除温度传感器的太阳辐射误差，达到气候??变化研究的精度要求，诸多学者提出了强制通风防辐射罩的设计。由于强制通??风能够提供温度传感器需要的通风量，因此它的辐射误差低于百叶箱和自然通??风防辐射罩，可以在一定程度上减小温度传感器的观测误差。如图１．３所示，??Ｒ．?Ｍ．?Ｙｍｍｇ公司研制的４３５０２型强制通风防辐射罩，其结构主要包括垂直风??４??
Ｔｈｏｍａｓ等［２５］研制了一种具有双层直角管道结构的强制通风防辐射罩，并搭??建了风洞试验装置与Ｒ．?Ｍ．?Ｙｏｕｎｇ的三层管道防辐射罩进行对比。该仪器照片??如图１．４所示。测试结果表明，在低风速条件下，两者测量结果吻合度达到??±０．０８?°Ｃ〇??Ｉ??ｍ?：??■?ｈＢＭＨＨ??ＥｊＨ??图１．４双层直角管道结构的强制通风防辐射罩??５??
【参考文献】
本文编号：2879059
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TP212
【部分图文】：
?Ａ?±：??翁錢兵二兵??图１．１?Ｇｉｌｌ防辐射罩改进前后的结构示意图??Ｈｏｌｄｅｎ设计了一种垂直方向叶片层数较少的防辐射罩［２４］，与传统百叶箱比，??测量结果相差约为０．５?°Ｃ量级，该仪器照片如图１．２所示。??ｒ’－??图１．２?Ｈｏｌｄｅｎ防辐射罩的结构示意图??１．３强制通风温度传感器国内外研究现状??近年来，国内外学者提出了多种自然通风防辐射罩，但这些研究大多未能??获得内部误差的量化测量结果。为消除温度传感器的太阳辐射误差，达到气候??变化研究的精度要求，诸多学者提出了强制通风防辐射罩的设计。由于强制通??风能够提供温度传感器需要的通风量，因此它的辐射误差低于百叶箱和自然通??风防辐射罩，可以在一定程度上减小温度传感器的观测误差。如图１．３所示，??Ｒ．?Ｍ．?Ｙｍｍｇ公司研制的４３５０２型强制通风防辐射罩
图１．１?Ｇｉｌｌ防辐射罩改进前后的结构示意图??Ｈｏｌｄｅｎ设计了一种垂直方向叶片层数较少的防辐射罩［２４］，与传统百叶箱比，??测量结果相差约为０．５?°Ｃ量级，该仪器照片如图１．２所示。??ｒ’－??图１．２?Ｈｏｌｄｅｎ防辐射罩的结构示意图??１．３强制通风温度传感器国内外研究现状??近年来，国内外学者提出了多种自然通风防辐射罩，但这些研究大多未能??获得内部误差的量化测量结果。为消除温度传感器的太阳辐射误差，达到气候??变化研究的精度要求，诸多学者提出了强制通风防辐射罩的设计。由于强制通??风能够提供温度传感器需要的通风量，因此它的辐射误差低于百叶箱和自然通??风防辐射罩，可以在一定程度上减小温度传感器的观测误差。如图１．３所示，??Ｒ．?Ｍ．?Ｙｍｍｇ公司研制的４３５０２型强制通风防辐射罩，其结构主要包括垂直风??４??
Ｔｈｏｍａｓ等［２５］研制了一种具有双层直角管道结构的强制通风防辐射罩，并搭??建了风洞试验装置与Ｒ．?Ｍ．?Ｙｏｕｎｇ的三层管道防辐射罩进行对比。该仪器照片??如图１．４所示。测试结果表明，在低风速条件下，两者测量结果吻合度达到??±０．０８?°Ｃ〇??Ｉ??ｍ?：??■?ｈＢＭＨＨ??ＥｊＨ??图１．４双层直角管道结构的强制通风防辐射罩??５??
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 陈福振;强洪夫;高巍然;;气粒两相流传热问题的光滑离散颗粒流体动力学方法数值模拟[J];物理学报;2014年23期
2 任国玉;任玉玉;李庆祥;徐文慧;;全球陆地表面气温变化研究现状、问题和展望[J];地球科学进展;2014年08期
3 冒晓莉;肖韶荣;刘清惓;李敏;张加宏;;探空湿度测量太阳辐射误差修正流体动力学研究[J];物理学报;2014年14期
4 谭强;尹震飚;郭振新;;均速管取压孔形状对输出静压的影响[J];仪表技术与传感器;2014年03期
5 严家德;金莲姬;王巍巍;王静;吴迪;;第二代自动气象站不同气温观测系统数据对比分析[J];气象科学;2014年01期
6 蒋亦民;刘佑;;水-气-颗粒固体三相混合系统的流体动力学[J];物理学报;2013年20期
7 钱忠华;封国林;龚志强;;中国夏冬两季最概然温度分布及其增温趋势减缓[J];物理学报;2010年10期
8 王晓蕾;韩有君;;温湿度传感器防辐射罩研究[J];气象水文海洋仪器;2008年02期
9 王晓蕾;林捷;;自动气象站温度传感器的辐射误差[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2006年04期
10 任芝花;涂满红;陈永清;熊安元;马舒庆;李伟;;玻璃钢百叶箱与木制百叶箱内温湿度测量的对比分析[J];气象;2006年05期
相关硕士学位论文 前1条
1 孙喜波;BP神经网络算法与其它算法的融合研究及应用[D];重庆大学;2011年
本文编号：2879059
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2879059.html
