[發(fā)明專利]一種基于墻體換熱特性的動(dòng)壓現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010118318.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111537135B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王麗慧;張雨蒙;胡田偉;張繼華;劉俊;丁毅;宋潔;鄭懿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L11/00
• 分類號(hào): G01L11/00;G01N25/20
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31312
• 代理人: 袁步蘭

本發(fā)明提出了一種基于墻體換熱特性的動(dòng)壓現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法，首先實(shí)測(cè)獲取墻體的熱流密度Q、壁面溫度t_w和墻體附近的空氣溫度t_a；根據(jù)換算關(guān)系式，獲取換熱系數(shù)h；其次利用不同流動(dòng)狀態(tài)下?lián)Q熱系數(shù)h與綜合風(fēng)速u(mài)_z的關(guān)系，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試獲得的數(shù)據(jù)和傳熱學(xué)公式，獲取墻體表面的綜合風(fēng)速u(mài)_z；最后根據(jù)動(dòng)壓和風(fēng)速的關(guān)系式，獲取綜合動(dòng)壓P_d。本發(fā)明涵蓋了不同方向風(fēng)速對(duì)墻體的綜合作用，其通過(guò)所測(cè)墻體換熱特性，獲得的測(cè)試結(jié)果更加接近墻體承受動(dòng)壓的實(shí)際值。本發(fā)明尤其適用于風(fēng)速場(chǎng)不宜被測(cè)試儀器破壞的場(chǎng)合以及附近氣流紊亂、無(wú)法準(zhǔn)確獲得氣流流向的實(shí)際工況，并且可為墻體承受動(dòng)壓規(guī)律分析提供數(shù)據(jù)支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于墻體綜合動(dòng)壓測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于墻體換熱特性的動(dòng)壓現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法。

背景技術(shù)

隨著人們對(duì)地下空間運(yùn)營(yíng)過(guò)程中墻體安全的關(guān)注，即墻體所承受動(dòng)壓的規(guī)律變化和上限值的重視，如何準(zhǔn)確獲得墻體表面承受動(dòng)壓也愈發(fā)受到重視。目前研究中，主要采用熱線風(fēng)速儀測(cè)得垂直于墻體的風(fēng)速，然后由動(dòng)壓計(jì)算公式計(jì)算出垂直于墻體的動(dòng)壓，但是此動(dòng)壓僅體現(xiàn)垂直方向的風(fēng)速對(duì)墻體的壓力作用，不能全面代表來(lái)自于不同方向的風(fēng)速作用于墻體的總動(dòng)壓。而且一方面在氣流比較紊亂的工況下較難直接測(cè)試風(fēng)速；另一方面熱線風(fēng)速儀在測(cè)試的過(guò)程中，也會(huì)破壞流場(chǎng)。因此，現(xiàn)有技術(shù)中存在墻體表面承受動(dòng)壓的測(cè)試精度低的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于墻體換熱特性的動(dòng)壓現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法，其通過(guò)所測(cè)墻體換熱特性來(lái)反映墻體所受來(lái)自各個(gè)方向的綜合風(fēng)速，從而計(jì)算綜合動(dòng)壓，綜合動(dòng)壓的測(cè)試精度較高。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種基于墻體換熱特性的動(dòng)壓現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法，包括以下步驟：

步驟S1:實(shí)測(cè)獲取墻體的熱流密度Q、壁面溫度t_w和墻體附近的空氣溫度t_a；

步驟S2:根據(jù)換算關(guān)系式，獲取換熱系數(shù)h；

步驟S3:利用不同流動(dòng)狀態(tài)下?lián)Q熱系數(shù)h與綜合風(fēng)速u(mài)_z的關(guān)系，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試獲得的數(shù)據(jù)熱流密度Q、壁面溫度t_wx空氣溫度t_a和傳熱學(xué)公式，對(duì)于對(duì)流換熱系數(shù)h，可以根據(jù)其對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)R_e大小的不同，建立換熱系數(shù)h與綜合風(fēng)速u(mài)_z的關(guān)系，獲取墻體表面的綜合風(fēng)速u(mài)_z；

步驟S4:根據(jù)動(dòng)壓和風(fēng)速的關(guān)系式，獲取綜合動(dòng)壓P_d。

優(yōu)選地，在步驟S2中，所述換算關(guān)系式為Q＝h(t_w-t_a)。

優(yōu)選地，在步驟S3中，層流狀態(tài)時(shí)，換熱系數(shù)h與綜合風(fēng)速u(mài)_z的關(guān)系式為：

所述傳熱公式為：t_m＝(t_w+t_a)/2；

λ為空氣的導(dǎo)熱率，v為空氣的運(yùn)動(dòng)粘度，雷諾數(shù)Re為流體慣性力與粘性力之比的度量，Pr數(shù)為動(dòng)量擴(kuò)散厚度與熱量擴(kuò)散厚度之比的度量，l為墻體高度，t_m為平均溫度。

優(yōu)選地，在步驟S3中，Re＜5×10⁵。

優(yōu)選地，在步驟S3中，紊流狀態(tài)時(shí)，換熱系數(shù)h與綜合風(fēng)速u(mài)_z的關(guān)系式為：

所述傳熱公式為：t_m＝(t_m+t_a)/2；