双探针型海底热流计的结构优化

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• 出版年：2009
• 作者：杨小秋；施小斌；许鹤华；徐行；李官保；郭兴伟；罗贤虎
• 单位1：中国科学院边缘海地质重点实验室
• 单位2：中国科学院研究生院
• 出生年：1981
• 学历：博士研究生
• 语种：中文
• 作者关键词：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
• 起始页：1280
• 总页数：9
• 经费资助：国家高技术研究发展计划（863计划）项目(2006AA09A203)；国家重点基础研究发展973计划项目（2007CB41170104)；国家高技术研究发展计划（863计划）项目(2008AA09Z306)；国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室基金项目(MRE200804）资助
• 刊名：地球物理学报
• 是否内版：否
• 刊频：月刊
• 创刊时间：1948
• 主管单位：中国科学院
• 主办单位：中国科学院地质与地球物理研究所；中国地球物理学会
• 主编：刘光鼎
• 地址：北京9825信箱
• 邮编：100029
• 电子信箱：actageop@mail.igcas.ac.cn
• 网址：http://www.geophy.cn
• 卷：52
• 期：5
• 期刊索取号：P260.66141

摘要

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-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(REA_λ-_UL)，并以REA_λ-_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RE_λ-UL降到最低；(2)随着q增大或△T_m减小，Best-r逐渐增大；(3)当q、△T_m及探针半径(a)都给定时，Best-r与探针长度(L)呈线性正相关；(4)当a=1．Omm，且q、△T_m分别取为628.0～1100.0·J·m^-l、0.5～1.0K，若L在20.0～42.0mm之间时，则Best-r在18.0～30.Omm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6min内达到最大值，即脉冲加热开始后，温度测量只需约7min，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8min左右。