基于含金屬芯PVDF纖維陣列的流場測量系統(tǒng)研究.pdf

1、本文基于仿生學的原理，模仿昆蟲毛發(fā)感受器的結構，設計制備了一種只有根部涂鍍表面對稱電極的含金屬芯PVDF纖維氣流傳感器（簡稱SMPF），并將這種傳感器應用于氣流流場測量，對其傳感特性進行了理論和實驗研究，取得了初步的研究成果。本文主要的研究成果和內容如下:
　　(1)利用自制的拉制纖維設備，制備了SMPF?；诘谝活悏弘姺匠毯推骄姾煞ǎ⒘藛胃鶓冶哿航Y構SMPF的氣流傳感模型。并將懸臂梁結構的SMPF安置在氣流流場中，進行沖擊

2、氣流測量實驗。實驗結果表明，當SMPF長度恒定時，隨著沖擊氣流流速的增加，SMPF輸出的電壓信號成線性變化關系;當SMPF長度遠遠大于邊界層時，在沖擊氣流流速相同的條件下，SMPF輸出的電壓值與長度成線性遞增關系;當SMPF長度較短，邊界層的影響不可以忽略時，在沖擊氣流流速相同的條件下，長度為2.75mm的SMPF輸出電壓值最大，具有最優(yōu)的傳感性能。實驗結果驗證了傳感模型。
　　(2)當SMPF用作邊界層氣流傳感器時，根據(jù)邊界層動

3、量積分方程，推導出了邊界層位移厚度方程，并進行了氣流傳感實驗。實驗結果表明，SMPF與風速傳感器對于沖擊氣流的響應存在時間差;隨著SMPF長度的增加，時間差逐漸趨于穩(wěn)定值，實驗結果驗證了理論模型。同時，基于平板邊界層理論，建立了微型風洞三維空間的流場分布模型，并用有限元仿真的結果進行了驗證。將多根SMPF組成傳感器陣列，測量了微型風洞三維空間的流場分布，實驗結果驗證了理論模型。
　　(3)基于流體在曲面的繞流和分離理論，建立了氣流