3 / 15
В.В. Рыжков, А.В. Зверев, И.А. Родионов
72
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 5
ванную на подложке кремния. Для снижения инерционности датчика в кремни-
евой подложке до мембраны под углом 54,74
вытравлено окно. Тонкопленоч-
ный никелевый нагреватель мощностью 0,1 мВт расположен в окне на оксидной
мембране с внутренней стороны канала. Сенсоры, измеряющие асимметрич-
ность температурного поля вблизи нагревателя (калориметрические), располо-
жены на одинаковом удалении от центра канала в окне, а сенсоры, предназна-
ченные для получения данных о температуре жидкости, — за его пределами
(рис. 1).
Рис. 1.
Конструкция МТДП (×10
3
)
В настоящей работе поставлена задача оптимизации конструкции датчика
(расположения нагревателей и температурных сенсоров). Для повышения чув-
ствительности датчика необходимо расположить калориметрические сенсоры
от источника теплоты на таком расстоянии, чтобы при ненулевых значениях
потока обеспечить максимальную разность температуры между ними, сохранив
при этом существенный отклик системы при малых изменениях скорости
жидкости. Оптимальному положению калориметрических сенсоров соответ-
ствует их расположение в зоне максимальной дивергентности (ЗМД) темпера-
турного поля, для нахождения которой построим модель описанной системы.
Процессы тепломассопереноса в жидкости и твердом теле описываются
следующим уравнением, записанным в обобщенном виде:
Ф div Ф div Г grad Ф ,
S
t
v
(1)
где
— плотность;
Ф
— переменная;
v
— вектор скорости; Г — член (перенос-
ный), учитывающий вязкость, теплопроводность и диффузию;
S
— источнико-
вый член. При этом вид членов Г и
S
определяется физическим смыслом пере-
менной Ф.