НАВИГАЦИОННЫЕ И ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ
ПРИБОРЫ
УДК 519.63:532.5
ОДНОМЕРНАЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОВОГО
АКСЕЛЕРОМЕТРА
М.А. Басараб
,
В.А. Матвеев
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация
e-mail:
Рассмотрена упрощенная модель теплового (конвективного) акселерометра
на основе решений двух одномерных уравнений конвективного теплопереноса в
смежных областях. Данные уравнения вместе с соответствующими краевыми
условиями первого рода имеют простые аналитические решения, позволяющие
на качественном уровне оценить некоторые рабочие характеристики прибора.
Рассчитано оптимальное с точки зрения максимального отклика расположе-
ние датчиков температуры. Найдена зависимость величины этого отклика
от характерного линейного размера прибора. Модельное решение, несмотря
на свою простоту, находится в хорошем соответствии с аналитическими и
численными решениями двумерных и трехмерных задач конвекции-диффузии в
замкнутых полостях. Выявлены ограничения, присущие одномерной постанов-
ке задачи.
Ключевые слова
:
естественная конвекция, тепловой акселерометр.
ONE-DIMENSIONAL ANALYTICAL MODEL
OF THE THERMAL ACCELEROMETER
M.A. Basarab
,
V.A. Matveev
Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russian Federation
e-mail:
A simplified model of the thermal (convective) accelerometer is proposed on the
basis of solving two one-dimensional equations of convective heat transfer in adjacent
domains. The equations, together with corresponding first-kind boundary conditions,
have simple analytical solutions and allow qualitative estimation of some parameters
of the device. The distance between temperature sensors that is optimal from the
viewpoint of maximum response is evaluated. A dependence of the response on
the characteristic linear size of the device is found. The model solution, despite its
simplicity, is in a good agreement with analytical and numerical solutions of two- and
three-dimensional convection-diffusion problems in closed cavities. The shortcomings
inherent in one-dimensional statement of the problem are revealed.
Keywords
:
natural convection, thermal accelerometer.
Работа теплового (конвективного) акселерометра [1, 2] основана на явле-
нии конвекции жидкости или газа в полости под действием внешних сил
инерции. Такие акселерометры имеют существенные преимущества перед
традиционными датчиками ускорения, в частности, на основе микроэлек-
тромеханических систем. Конвективные акселерометры имеют высокую на-
дежность, низкую стоимость, способны выдерживать и измерять большие
перегрузки.
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2014. № 2 3
