探空儀是一種高空氣象測量設(shè)備,它攜帶多種氣象傳感器,測量從地面到高空大氣的氣象要素。然而,其探空溫度傳感器在白天測量時,容易受到太陽輻射的影響而產(chǎn)生太陽輻射誤差。太陽輻射誤差值可達(dá)3℃甚至更高,嚴(yán)重制約探空溫度測量精度的提高。目前,傳統(tǒng)的研究方法主要為經(jīng)驗估算和實驗室風(fēng)洞法。但是存在修正方法較為簡單,或者受到成本及技術(shù)制約的問題。因此,傳統(tǒng)修正方法難以滿足探空溫度高精度測量的要求。本文采用計算流體動力學(xué)方法,對探空溫度傳感器的高空溫度測量進(jìn)行仿真。為了便于驗證仿真數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性,本文設(shè)計了一個簡易的太陽輻射誤差模擬平臺。本模擬平臺以高低溫低氣壓實驗箱為實驗平臺,可模擬部分高空環(huán)境；以電機(jī)旋轉(zhuǎn)模擬探空儀從地面到高空大氣的上升過程。通過對比測量有LED光源照射和無LED光源照射的兩個溫度傳感器,兩個溫度傳感器溫度值的差即為模擬太陽輻射誤差。數(shù)值仿真包括對溫度傳感器的建模和網(wǎng)格劃分,并加入外部溫度、氣壓、太陽輻射等環(huán)境。經(jīng)過流固耦合仿真計算分析,得出太陽輻射誤差值。通過對比太陽輻射誤差模擬平臺與數(shù)值仿真的數(shù)據(jù),模擬平臺數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)具有較高的吻合度。由此可見,計算流體動力學(xué)方法對太陽輻... 

【文章來源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題的研究背景和意義
    1.2 無線探空儀
    1.3 輻射誤差來源
    1.4 國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.4.1 經(jīng)驗估測太陽輻射誤差修正法
        1.4.2 低氣壓輻射風(fēng)洞實驗仿真方法
        1.4.3 簡化模型計算方法
        1.4.4 多個不同涂層的傳感器組合方法
        1.4.5 太陽輻射誤差數(shù)值模擬
    1.5 本論文的主要研究內(nèi)容
第二章 簡易太陽輻射誤差模擬平臺簡介
第三章 CFD數(shù)值模擬基礎(chǔ)
    3.1 CFD軟件簡介
    3.2 CFD數(shù)值解法
    3.3 三大控制方程
    3.4 三種傳熱方式
        3.4.1 熱傳導(dǎo)
        3.4.2 熱對流與對流換熱
        3.4.3 熱輻射
    3.5 計算流體動力學(xué)求解步驟
第四章 溫度傳感器的數(shù)值模擬
    4.1 FLUENT介紹
    4.2 溫度傳感器模型建立方法
    4.3 網(wǎng)格劃分
    4.4 材料參數(shù)的設(shè)定
    4.5 探空溫度傳感器的氣壓環(huán)境
    4.6 邊界條件設(shè)置
    4.7 殘差收斂分析
    4.8 計算結(jié)果分析
第五章 簡易太陽輻射誤差模擬平臺硬件設(shè)計
    5.1 微處理器的選型
    5.2 微處理器介紹
    5.3 電源電路設(shè)計
    5.4 NTC熱敏電阻傳感器
    5.5 AD轉(zhuǎn)換電路
    5.6 電機(jī)轉(zhuǎn)速測量控制
    5.7 PWM波發(fā)生模塊
    5.8 模擬太陽光源
    5.9 無線通信模塊NRF24L01
    5.10 串口通信
    5.11 本章小結(jié)
第六章 簡易太陽輻射誤差模擬平臺軟件設(shè)計
    6.1 PID控制理論
    6.2 PID參數(shù)整定
    6.3 AD7794讀寫時序
    6.4 虛擬儀器技術(shù)及LABVIEW簡介
    6.5 本章小結(jié)
第七章 實驗結(jié)果與分析
第八章 總結(jié)與展望
    8.1 論文總結(jié)
    8.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于計算流體動力學(xué)的探空溫度傳感器太陽輻射誤差修正方法[J]. 張利,劉清惓,楊榮康,張加宏,李敏,戴偉.  傳感技術(shù)學(xué)報. 2013(01)
[2]國產(chǎn)珠狀溫度傳感器對比分析[J]. 李偉.  南京信息工程大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2011(04)
[3]基于NTC熱敏電阻的三種高精度測溫系統(tǒng)研究[J]. 范寒柏,謝漢華.  傳感技術(shù)學(xué)報. 2010(11)
[4]氣象探空數(shù)據(jù)動態(tài)比對中誤差計算方法研究[J]. 翁錦輝,羅建平,王凡,羊清雯.  氣象研究與應(yīng)用. 2010(03)
[5]L波段與59-701探測系統(tǒng)同步資料對比分析[J]. 張聰娥,陳建基,傅海濤.  陜西氣象. 2010(04)
[6]59型與L波段探空儀溫度和位勢高度記錄對比[J]. 馬穎,姚雯,黃炳勛.  應(yīng)用氣象學(xué)報. 2010(02)
[7]基于RS 232接口標(biāo)準(zhǔn)的SMT數(shù)據(jù)采集技術(shù)[J]. 崔宏敏,黃戰(zhàn)武,何惠森.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2010(03)
[8]LED太陽模擬器的研究[J]. 周衛(wèi)華,周漢昌.  紅外. 2009(03)
[9]近50年我國探空溫度序列均一化及變化趨勢[J]. 郭艷君,丁一匯.  應(yīng)用氣象學(xué)報. 2008(06)
[10]L波段探空儀溫度資料誤差分析[J]. 陶士偉,陳曉紅,龔建東.  氣象. 2006(10)

碩士論文
[1]空中水物理測量傳感器設(shè)計[D]. 丁鐵.南京信息工程大學(xué) 2013
[2]探空溫度傳感器的數(shù)值分析與優(yōu)化設(shè)計[D]. 戴偉.南京信息工程大學(xué) 2012
[3]基于FLUENT的波節(jié)管換熱器性能數(shù)值仿真及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 曹應(yīng)佳.武漢理工大學(xué) 2012
[4]太陽模擬器的光學(xué)設(shè)計與應(yīng)用研究[D]. 萬松.上海交通大學(xué) 2012
[5]基于虛擬儀器的車轍試驗采集系統(tǒng)的研究[D]. 杜炳政.長安大學(xué) 2011
[6]智能多點模糊PID溫度控制系統(tǒng)[D]. 廖明.上海交通大學(xué) 2007
[7]探空式氣象檢測微系統(tǒng)的研究與應(yīng)用開發(fā)[D]. 孫凱.東南大學(xué) 2006



本文編號：3562744