[發明專利]一種瞬態溫度測量校準方法及系統

有效

• 申請號: 202110353413.8
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113203499B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 楊燦;成曉北;李國梁;孟桓如;鄧天倫
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01K15/00
• 分類號: G01K15/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 胡秋萍

1.一種瞬態溫度測量校準方法，其特征在于，包括：

S1，獲取待測物體中熱電偶的瞬態溫度測量值；

S2，根據所述熱電偶的瞬態溫度測量值計算熱電偶表面熱流，以及根據所述熱電偶表面熱流計算所述待測物體的表面熱流；

S3，對所述待測物體的表面熱流與所述待測物體中待測點處的單位沖激響應進行卷積運算，得到所述待測點處的瞬態溫度，所述待測點為所述待測物體中的任一點；

其中，所述S2中根據所述熱電偶的瞬態溫度測量值計算熱電偶表面熱流包括：對所述熱電偶的瞬態溫度測量值和熱電偶熱節點處的單位沖激響應進行反卷積運算，得到所述熱電偶表面熱流：

q_a,s＝filter(T_a,L,h_a,L,δ)

其中，q_a,s為所述熱電偶表面熱流，T_a,L為所述熱電偶的瞬態溫度測量值，h_a,L為所述熱電偶熱節點處的單位沖激響應，δ為單位沖激函數；

第三類邊界條件未知時，所述S2中計算得到的所述待測物體的表面熱流為：

q_r,s＝q_a,s

其中，q_r,s為所述待測物體的表面熱流，q_a,s為所述熱電偶表面熱流；

第三類邊界條件已知時，所述S2中根據所述熱電偶表面熱流計算所述待測物體的表面熱流包括：根據所述熱電偶表面熱流，迭代計算所述待測物體的表面熱流；

其中，為所述待測物體的表面熱流的初始值，q_a,s為所述熱電偶表面熱流，為第j+1次迭代時所述待測物體的表面熱流，為第j次迭代時所述待測物體的表面熱流，a_g為所述第三類邊界條件中的對流換熱系數，T_g為所述第三類邊界條件中的流體溫度，h_r,s為所述待測物體表面的單位沖激響應，j為迭代次數，j＝0,1,2,…；

所述迭代計算的收斂條件為：迭代次數j達到預設迭代次數閾值，或者，相鄰兩次迭代得到的待測物體的表面熱流之間的差值不大于預設誤差閾值。

2.如權利要求1所述的瞬態溫度測量校準方法，其特征在于，所述待測點處的單位沖激響應為：

其中，h_r為所述待測點處的單位沖激響應，θ_r為所述待測點處的單位階躍響應，t為時間，q_step為單位階躍熱流，ρ為所述待測物體的材料密度，c為所述待測物體的材料比熱容，k為所述待測物體的材料導熱系數，α為所述待測物體的材料熱擴散系數，x為所述待測點距離待測物體表面的深度。

3.如權利要求1所述的瞬態溫度測量校準方法，其特征在于，所述S2中根據所述熱電偶的瞬態溫度測量值計算熱電偶表面熱流包括：

根據所述熱電偶的瞬態溫度測量值，正問題分析得到熱電偶熱節點處的熱流密度；

根據所述熱電偶熱節點處的熱流密度，反問題設計得到所述熱電偶表面熱流。

4.如權利要求1所述的瞬態溫度測量校準方法，其特征在于，所述待測物體中設置有臺階孔，所述臺階孔包括安裝孔和引線孔，所述安裝孔的孔徑大于所述引線孔；所述安裝孔用于安裝所述熱電偶；所述引線孔用于引出所述熱電偶的引線。

5.如權利要求1-4任一項所述的瞬態溫度測量校準方法，其特征在于，所述待測物體為發動機活塞，所述S1包括：當發動機在待測工況點穩定運行時，獲取連續N個循環下所述熱電偶的溫度測量值，并對N個溫度測量值進行平均處理以得到所述瞬態溫度測量值。

6.一種瞬態溫度測量校準系統，其特征在于，包括：

獲取模塊，用于獲取待測物體中熱電偶的瞬態溫度測量值；

第一計算模塊，用于根據所述熱電偶的瞬態溫度測量值計算熱電偶表面熱流，以及根據所述熱電偶表面熱流計算所述待測物體的表面熱流；

第二計算模塊，用于對所述待測物體的表面熱流與所述待測物體中待測點處的單位沖激響應進行卷積運算，得到所述待測點處的瞬態溫度，所述待測點為所述待測物體中的任一點；

其中，所述第一計算模塊中根據所述熱電偶的瞬態溫度測量值計算熱電偶表面熱流包括：對所述熱電偶的瞬態溫度測量值和熱電偶熱節點處的單位沖激響應進行反卷積運算，得到所述熱電偶表面熱流：

q_a,s＝filter(T_a,L,h_a,L,δ)

其中，q_a,s為所述熱電偶表面熱流，T_a,L為所述熱電偶的瞬態溫度測量值，h_a,L為所述熱電偶熱節點處的單位沖激響應，δ為單位沖激函數；

第三類邊界條件未知時，所述第一計算模塊計算得到的所述待測物體的表面熱流為：

q_r,s＝q_a,s

其中，q_r,s為所述待測物體的表面熱流，q_a,s為所述熱電偶表面熱流；

第三類邊界條件已知時，所述第一計算模塊根據所述熱電偶表面熱流計算所述待測物體的表面熱流包括：根據所述熱電偶表面熱流，迭代計算所述待測物體的表面熱流；

其中，為所述待測物體的表面熱流的初始值，q_a,s為所述熱電偶表面熱流，為第j+1次迭代時所述待測物體的表面熱流，為第j次迭代時所述待測物體的表面熱流，a_g為所述第三類邊界條件中的對流換熱系數，T_g為所述第三類邊界條件中的流體溫度，h_r,s為所述待測物體表面的單位沖激響應，j為迭代次數，j＝0,1,2,…；

所述迭代計算的收斂條件為：迭代次數j達到預設迭代次數閾值，或者，相鄰兩次迭代得到的待測物體的表面熱流之間的差值不大于預設誤差閾值。