本文在现有海底热流探针制作技术条件下,首先建立了脉冲式双探针海底测量单元的有限元数值模型,模拟获得多组参数下的温度一时间数据,作为"实测"数据.再用脉冲加热有限长线热源(PFLS)模型求解待测介质热导率及其相对误差上限(REλ-UL),并以REλ-UL最小为原则,对双探针热流计的结构进行优化.结果表明:(1)在不同探针脉冲强度(q)、温度测量误差(△Tm)和探针长度(L)组合下,都存在最佳探针间距(Best_r),使得Rλ-UL降到最低;(2)随着q增大或△Tm减小,Best_r逐渐增大;(3)当q、ATm及探针半径(α)都给定时,Best_r与探针长度(L)呈线性正相关;(4)当α=1.0 mm,且q、△Tm分别取为628.0～1100.0 J·m-1、0.5～1.0 mK,若L在20.0～42.0 mm之间时,则Best_r在18.0～30.0 mm之间,此时介质热导率相对误差上限可控制在5.5%以内,同时测量温度可在6 min内达到最大值,即脉冲加热开始后,温度测量只需约7 min,便可满足介质热导率的求解,这比目前常用的Lister型热流计所需海底测量时间缩短8 min左右.
双探针型海底热流计 结构优化 双探针脉冲法(DPHP) 脉冲加热有限长线热源(PFLS)模型 有限元数值模拟