戰(zhàn)斗部爆炸場對目標的毀傷元主要包括:破片、沖擊波超壓、窒息效應及熱效應等,隨著大當量戰(zhàn)斗部以及燃料空氣戰(zhàn)斗部研究的不斷深入,爆炸場熱毀傷效應越發(fā)明顯,其毀傷效應主要通過熱流密度來衡量,因此,開展針對爆炸場熱流密度測試方法的研究有著十分重要的意義。本文根據(jù)爆炸場熱毀傷測試的要求,結合不同測試方法的優(yōu)缺點以及目前熱流密度傳感器的研究現(xiàn)狀,提出了一種新型的基于紅外探測的接觸式熱流密度傳感器的總體方案設計�；贏UTODYN軟件模擬了 40.966kgTNT炸藥空中爆炸時的爆炸溫度場環(huán)境,對爆炸場熱毀傷效應進行了初步的評估,從而確定了熱流測試系統(tǒng)的設計指標要求,給出了熱流密度測試系統(tǒng)的總體方案設計,并根據(jù)一維穩(wěn)態(tài)傳熱理論給出了測試系統(tǒng)的熱流密度測試原理,分析得出了傳感器測得的熱流密度與其熱敏元件后壁面溫度變化率的關系式。隨后開展了熱流密度傳感器各組成部件(熱敏元件、黑體涂層、光學系統(tǒng)、光電轉換元件以及傳感器殼體等)的具體結構設計及材料選擇,并基于ANSYS有限元仿真軟件對黑體涂層材料以及熱敏元件進行了熱力學仿真,探討了黑體涂層對熱敏元件傳熱的影響,結果顯示,黑體涂層只是略微降低了傳感器的輸出幅值,對傳感器的整體結構設計并無影響。此后根據(jù)傳感器信號的輸出特性要求,完成了熱流傳感器信號調(diào)理電路的設計,通過設計放大電路、濾波電路以及變送電路實現(xiàn)了將傳感器光電元件輸出的毫伏級電壓信號轉換為0-5V的電壓信號輸出。最后,以黑體爐為標準輻射源通過絕對式標定方法標定了所設計制作的熱流傳感器響應靈敏度,得到了傳感器的響應靈敏度擬合直線,其線性度誤差為5.91%,滿足傳感器的設計要求,并對熱流傳感器進行了 100kg某溫壓彈爆炸溫度場現(xiàn)場測試實驗,結果顯示,爆炸場環(huán)境熱流密度最高可達9.35MW/m2,驗證了所設計的熱流密度測試系統(tǒng)用于爆炸場測試的可行性。
【學位單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TJ410.33
【部分圖文】：

碩士學位論文逡逑（２）戈登計逡逑戈登計又稱圓形薄片熱流傳感器，其測試原理簡圖如圖１．２所示，其中熱沉體與導逡逑線１、２以相同金屬材料制成。金屬薄片熱敏元件通過其周邊與熱沉體相連，形成一個逡逑參考熱電偶結點；將熱敏元件與熱敏元件中心相連的導線２，作為另一個熱電偶結點。逡逑當熱敏元件暴露在均勻熱環(huán)境中時，熱敏元件表面吸收熱量并徑向傳導給熱沉體。這樣，逡逑在薄片的中心和邊緣之間就會形成一個拋物線形溫度梯度，并在兩者之間產(chǎn)生一個電勢逡逑差，電勢差與表面熱流成正比。由于測試精度較高，戈登計常常作為標準熱流密度傳感逡逑器使用。逡逑＾熱敏原件逡逑Ｉ逡逑導線１邋導線２逡逑圖１．２戈登計結構示意圖逡逑２０１０年，李日東等人對戈登計制造工藝進行改進，采用真空釬焊的方式焊接圓箔與逡逑熱沉體，減小了傳感器的所受的熱應力。同時，作者對所設計傳感器進行標定，發(fā)現(xiàn)傳逡逑感器測試范圍在０？３０００邋ｋＷ／ｍ２

碩士學位論文逡逑（２）戈登計逡逑戈登計又稱圓形薄片熱流傳感器，其測試原理簡圖如圖１．２所示，其中熱沉體與導逡逑線１、２以相同金屬材料制成。金屬薄片熱敏元件通過其周邊與熱沉體相連，形成一個逡逑參考熱電偶結點；將熱敏元件與熱敏元件中心相連的導線２，作為另一個熱電偶結點。逡逑當熱敏元件暴露在均勻熱環(huán)境中時，熱敏元件表面吸收熱量并徑向傳導給熱沉體。這樣，逡逑在薄片的中心和邊緣之間就會形成一個拋物線形溫度梯度，并在兩者之間產(chǎn)生一個電勢逡逑差，電勢差與表面熱流成正比。由于測試精度較高，戈登計常常作為標準熱流密度傳感逡逑器使用。逡逑＾熱敏原件逡逑Ｉ逡逑導線１邋導線２逡逑圖１．２戈登計結構示意圖逡逑２０１０年，李日東等人對戈登計制造工藝進行改進，采用真空釬焊的方式焊接圓箔與逡逑熱沉體，減小了傳感器的所受的熱應力。同時，作者對所設計傳感器進行標定，發(fā)現(xiàn)傳逡逑感器測試范圍在０？３０００邋ｋＷ／ｍ２

＾熱敏原件逡逑熱電偶逡逑圖１．３薄壁量熱計結構示意圖逡逑二十世紀八十年代，Ｋｅｌｔｎｅｒ等人研宄出了以不同材料的熱敏元件與熱電偶進行組合逡逑測溫時，熱電偶熱傳導所造成的溫升率的誤差計算公式［２７］。Ｋｉｄｄ邋ＣＴ研宄了熱電偶線在逡逑進行熱量傳輸時所造成的熱損失，研宄表明熱敏元件在對熱電偶線進行熱量傳導時會造逡逑成傳感器的響應時間變大［２８］。逡逑２００８年，Ｎｏｒｒｉｓ邋Ｊ等人通過有限元法研宄了不同直徑的Ｅ型熱電偶導熱對不銹鋼熱逡逑容式熱流密度傳感器測試的影響，結果表明熱電偶線會使得傳感器測到的熱流密度低于逡逑實際熱流密度值，同時會增大傳感器的響應時間［２９］。逡逑２０１５年，楊慶濤等人基于能量平衡原理給出了對變狀態(tài)條件下修正熱容式熱流密度逡逑傳感器導熱損失的一種方法

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2808803