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温度传感器作为实现温度检测的重要元件,在科研、工农业、国防等部门应用非常广泛[1-2]。铂丝温度传感器检测温度区间范围大、化学性质稳定、检测精确度高,铂是制造热电阻最好的原材料[3-5]。安装在某飞机发动机进气道内的铂丝温度传感器由于受到外部工作环境的影响,铂丝电阻值会发生变化,使其测量精度产生一定的误差。因此,研究实际工作状态下的铂丝温度传感器,对确定传感器的失效机理、提高测量精度、保障飞行安全具有重要的意义。 本文以铂丝温度传感器为研究对象,通过建模软件建立铂丝温度传感器的有限元模型,并在保证精度的基础上,根据分析需要,对模型进行了一定简化。应用FLUNET软件模拟分析铂丝外围流场,得到流体流场特点、压力分布和速率分布情况,将极限气流流速状态下获得的流场数据经过流固耦合面传递至铂丝表面。结果表明,铂丝及脊表面空气流速较小,气流在极限流速状态冲击铂丝时,铂丝表面受到的力较小,气流冲击不是引起铂丝失效的主要原因。根据铂丝温度传感器流场模拟结果,得到铂丝外围流场流速大小、流场特点,通过HyperMesh、LS-DYNA、LS-PREPOST等软件,模拟计算不同直径砂石、不同冲击速度、不同冲击角度及不同砂石冲击位置对铂丝失效的影响。结果表明,铂丝失效变形结果与砂石直径大小、冲击速度、冲击角度及砂石冲击位置有关;铂丝温度传感器内的螺旋状铂丝在受到砂石碰撞冲击时,铂丝产生塑性变形,相邻若干圈铂丝相互接触,铂丝阻值减小。铂丝受到砂石冲击产生塑性变形,且相邻铂丝无接触时,等效截面积减小,铂丝阻值增加。当砂石入射速度超过铂丝失效临界速度时,铂丝发生断裂,铂丝电阻值无穷大;模拟结果与实际工作状态下的失效变形结果相吻合。砂石冲击是导致铂丝温度传感器失效的主要诱因。