非稳态环境下塞式热流传感器的仿真与分析

摘要

非稳态热流密度是战斗部热毁伤威力评估的重要参数。针对爆炸场非稳态测试环境恶劣、气体高速流动、温度变化迅速的问题,对塞式热流传感器的组成材料、热敏元件等进行了重新选择。根据塞式热流传感器的组成结构和测量原理进行了理论推导,得到了塞式热流传感器测量热量的数学模型。针对非稳态爆炸场环境特点,对塞式热流传感器的热敏元件进行了爆炸冲击波下的应力仿真,获得了抗压力冲击的热敏元件参数,之后进行了非稳态热流的热力学仿真,得到了传感器热敏元件的温升曲线,最终确定了热敏元件的厚度与直径等要素。仿真结果表明,所设计的塞式热流传感器量程为0~9.6 MW/m^(2),响应时间为70 ms,测量误差为3.1%。此结果在一定程度上可满足爆炸场热流密度测试需求。