探空儀是一種高空氣象測(cè)量設(shè)備,它攜帶多種氣象傳感器,測(cè)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(cè)量時(shí),容易受到太陽(yáng)輻射的影響而產(chǎn)生太陽(yáng)輻射誤差。太陽(yáng)輻射誤差值可達(dá)3℃甚至更高,嚴(yán)重制約探空溫度測(cè)量精度的提高。目前,傳統(tǒng)的研究方法主要為經(jīng)驗(yàn)估算和實(shí)驗(yàn)室風(fēng)洞法。但是存在修正方法較為簡(jiǎn)單,或者受到成本及技術(shù)制約的問(wèn)題。因此,傳統(tǒng)修正方法難以滿(mǎn)足探空溫度高精度測(cè)量的要求。本文采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法,對(duì)探空溫度傳感器的高空溫度測(cè)量進(jìn)行仿真。為了便于驗(yàn)證仿真數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性,本文設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的太陽(yáng)輻射誤差模擬平臺(tái)。本模擬平臺(tái)以高低溫低氣壓實(shí)驗(yàn)箱為實(shí)驗(yàn)平臺(tái),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(guò)程。通過(guò)對(duì)比測(cè)量有LED光源照射和無(wú)LED光源照射的兩個(gè)溫度傳感器,兩個(gè)溫度傳感器溫度值的差即為模擬太陽(yáng)輻射誤差。數(shù)值仿真包括對(duì)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(yáng)輻射等環(huán)境。經(jīng)過(guò)流固耦合仿真計(jì)算分析,得出太陽(yáng)輻射誤差值。通過(guò)對(duì)比太陽(yáng)輻射誤差模擬平臺(tái)與數(shù)值仿真的數(shù)據(jù),模擬平臺(tái)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)具有較高的吻合度。由此可見(jiàn),計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法對(duì)太陽(yáng)輻... 

【文章來(lái)源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(wú)線(xiàn)探空儀
    1.3 輻射誤差來(lái)源
    1.4 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.4.1 經(jīng)驗(yàn)估測(cè)太陽(yáng)輻射誤差修正法
        1.4.2 低氣壓輻射風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)仿真方法
        1.4.3 簡(jiǎn)化模型計(jì)算方法
        1.4.4 多個(gè)不同涂層的傳感器組合方法
        1.4.5 太陽(yáng)輻射誤差數(shù)值模擬
    1.5 本論文的主要研究?jī)?nèi)容
第二章 簡(jiǎn)易太陽(yáng)輻射誤差模擬平臺(tái)簡(jiǎn)介
第三章 CFD數(shù)值模擬基礎(chǔ)
    3.1 CFD軟件簡(jiǎn)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(duì)流與對(duì)流換熱
        3.4.3 熱輻射
    3.5 計(jì)算流體動(dòng)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(jì)算結(jié)果分析
第五章 簡(jiǎn)易太陽(yáng)輻射誤差模擬平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)
    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(jì)
    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(cè)量控制
    5.7 PWM波發(fā)生模塊
    5.8 模擬太陽(yáng)光源
    5.9 無(wú)線(xiàn)通信模塊NRF24L01
    5.10 串口通信
    5.11 本章小結(jié)
第六章 簡(jiǎn)易太陽(yáng)輻射誤差模擬平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)
    6.1 PID控制理論
    6.2 PID參數(shù)整定
    6.3 AD7794讀寫(xiě)時(shí)序
    6.4 虛擬儀器技術(shù)及LABVIEW簡(jiǎn)介
    6.5 本章小結(jié)
第七章 實(shí)驗(yàn)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(jiǎn)介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[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(yáng)模擬器的光學(xué)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D]. 萬(wàn)松.上海交通大學(xué) 2012
[5]基于虛擬儀器的車(chē)轍試驗(yàn)采集系統(tǒng)的研究[D]. 杜炳政.長(zhǎng)安大學(xué) 2011
[6]智能多點(diǎn)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(cè)微系統(tǒng)的研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā)[D]. 孫凱.東南大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3562744