[發明專利]一種內埋式熱電偶表面熱流測量方法

有效

• 申請號: 201711457474.9
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108287030B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 馬元宏;趙學軍;向星居
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01K17/00
• 分類號: G01K17/00;G01K7/02
• 代理公司: 11009 中國航天科技專利中心
• 代理人: 陳鵬

1.一種內埋式熱電偶表面熱流測量方法，其特征在于步驟如下：

(1)對所選熱電偶進行標定，獲取熱電偶參數，其中：

所述熱電偶參數包括標定公式系數a_m、熱電偶時間常數τ，其中熱電偶標定公式系數a_m的計算方法如下：

式中，T為所選時刻熱電偶所測溫度，V為所選時刻熱電偶輸出的熱電勢，熱電偶時間常數τ直接測量得到，m為熱電偶標定公式階數；

(2)將所選熱電偶內嵌于飛行器模型表面并接入采集系統，控制采樣頻率并獲取該熱電偶的熱電勢隨時間變化的前三階導數測量值，其中，所述采樣頻率不大于

(3)根據步驟(1)標定熱電偶所得參數及步驟(2)所得測量值計算熱電偶溫度隨時間變化的導數關系式，其中，確定熱電勢V隨時間t變化的前三階導數關系式的計算公式如下：

式中，分別為熱電偶所測溫度T隨時間t變化的一階導數關系式、二階導數關系式、三階導數關系式；

(4)確定飛行器模型材料參數，并根據步驟(3)所得導數關系式計算t_i時刻熱電偶內嵌位置熱流值及該位置熱流值隨時間變化的導數關系式，熱電偶內埋位置t_i時刻熱流值的計算方法為：

所述熱電偶內埋位置t_i時刻熱流值隨時間t變化的一階導數的表達式為：

式中，ρ為飛行器模型材料密度，C為飛行器模型材料比熱容，k為飛行器模型材料熱傳導系數t_i,i＝1,2,…M為采集系統采集數據的時間序列，其中M為時間序列點數；

(5)根據步驟(4)所述導數關系式及熱電偶與飛行器模型材料相關參數計算模型表面t_i時刻的熱流值，其中，模型表面t_i時刻的熱流值計算關系式為：

式中，η為測量所得內埋熱電偶與飛行器模型材料表面距離，α為飛行器模型材料熱擴散系數，其中熱擴散系數α的計算方法為：α＝k/ρC。