本文对面向火星应用的热风传感器进行了建模和仿真,论文主要研究了火星环境对于风速传感器性能的影响。通过使用COMSOL Multiphysics对粉尘的影响和两个热敏电阻之间的温差进行建模。其中2个热风速度传感器是由基于硅衬底的4个温度传感器(铂)围绕的加热器组成,后表面感应用来保护风速传感器。由于MARS环境恶劣,对三种不同情况进行了研究。与地球相比,火星星球的平均气温和大气压力非常低。相比之下,风速和温度分布均高于地球。在平均温度(250K),低温(187K)和高温(293K)下平均压力(800Pa)进行模拟。对于平均表面温度和1Om/s风速,上游和下游温度传感器之间的温差为0.183K,随风速而增加。在较低温度(187K)时,温差升高至0.221K。另一方面,高温下的温差降至 0.161K。第一种情况,假设灰尘在流动通道(CO2)中。流动通道中的粉尘浓度为5%至20%。因此,通过计算等效热导率并考虑了空气导热系数的变化,在5%粉尘浓度下,从上游到下游的温差从0.07K增加到0.14K。温差随着粉尘浓度增加到10%,15%和20%。第二种情况,灰尘落在硅衬底表面,等效于一个灰尘层,并将其厚度从10μm逐渐增加到30μm。使用平均风速/速度(10m/s～80m/s)观测上游和下游之间的温差。上游到下游的总体温差与0.141K相比下降到0.0936K,同时随着衬底表面灰尘层厚度的增加而减小。第三种情况是第一和第二种情况的组合。粉尘落在硅衬底的表面上,并且还考虑了流动通道(C02)。和第一种情况一样,在流量通道(C02)中形成的粉尘浓度为5%至20%,同时假定相同的热导率,灰尘层厚度按照第二种情况从10μm逐渐增加到30μm。对于每种灰尘厚度,施加平均风速(10m/s～80m/s),等效热导率从5%变化到20%。在10m/s的风速和10μm的灰尘厚度下,总体温差下降了 0.140K。此外,该温差随着硅衬底表面上的灰尘厚度的增加而减小。与地球环境中的温差相比,火星环境中的整体温差有所提高。这种现象源于星球的低密度、低气压、低平均温度和灰尘环境。