高温固定点是国际温度计量界在最近10年的重要突破和研究热点。然而,高温固定点最基本的研究条件是要有一台具备满足一定性能要求的高温炉。ThermoGauge高温黑体炉(以下简称TG炉)具有很多优点,但其不足主要是加热器(因同时具备炉心管功能,本文以下又称炉心管)轴向温场梯度过大,这给高温固定点研究带来不确定性。因此本文针对不同高温固定点(Co-C名义温度1324℃,Pt-C名义温度1738℃和Re-C名义温度2474℃)需求,通过实验研究结合有限元热模拟,优化设计不同的炉心管结构,从而改善不同温度下炉心管轴向温场分布。因此本课题主要研究内容为:(1) TG炉炉心管温场的准确测量方法研究。炉温为1300℃时,通过接触测温法来测量炉心管轴向温场梯度。在1700℃和2500℃,接触测温难以达到的温度点,创新性的通过固定控温点、移动黑体空腔方案来测量温场。(2)利用有限元热模拟与实验测量结合的方法对炉心管结构的改进设计。当炉温在1300℃、1700℃时,利用PRO/E对炉心管结构进行多种方案的改进设计(包括对炉心管不同宽度和深度的切削),并利用ANSYS Workbench对改进后的多种方案下的炉体模型进行有限元分析,得到不同方案下炉心管的轴向温场分布,通过比较不同方案下炉心管轴向温场的梯度来确定炉心管的最优结构,并通过实验来验证最优结构的炉心管的温场梯度较之结构改进前大大改善了;当炉温在2500℃时,对已有的改进的不同结构的炉心管进行轴向温场测量,通过比较它们的温场梯度,分析并设计针对2500℃炉心管的最优结构,并通过实验证明结构优化后的炉心管轴向温场梯度较优化前得到改善。从而使不同温场(1300℃、1700℃、2500℃)下的炉心管轴向温场满足高温固定点研究的要求。