双加热湿度传感器的CFD分析与加热策略设计

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双加热湿度传感器可实现大气湿度连续探测,为了提高双加热湿度传感器的响应速度,需将其裸露在探空仪外部,与气流直接接触。此时,液滴、冰晶等水凝物覆盖在双加热湿度传感器表面,容易导致其测量精度和响应速度降低。为了提高测量精度和响应速度,有必要对双加热湿度传感器进行除湿处理。本文采用Pro/E建立四种尺寸的双加热湿度传感器三维模型;利用ICEMCFD中模块化的方法对模型进行分网,得到了较高的网格质量,降低了计算时间,提高了计算精度;利用计算流体动力学(CFD)方法,稳态分析模拟出两个湿度传感器不同间距下的相互影响情况,利用瞬态分析模拟出升温时间和降温时间特性。仿真实验结果表明,在探空仪上升速度为6m/s的条件下,尺寸为6mm×4mm×0.625mm的双加热湿度传感器之间的最小距离为3mm;尺寸为3mmx2mm×0.5mm的最小距离为1.5mm;尺寸为1.5mm×1mm×0.4mm的最小距离为1mm;尺寸为0.75mm×0.5mm×0.4mm的最小距离为0.8mm。根据仿真实验结果,针对尺寸为6mm×4mm×0.625mm的双加热湿度传感器,高空和低空模式分别采用温度降幅为40℃和46℃的测量周期;尺寸为3mm×2mm×0.5mm的高空和低空模式分别采用温度降幅为42℃和48℃的测量周期;尺寸为1.5mm×1mm×0.4mm和0.75mm×0.5mm×0.4mm的高空和低空模式均采用温度降幅为48℃的测量周期。
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