[發明專利]一種橋梁表面熱邊界條件測試系統及方法

有效

• 申請號: 202211014590.4
• 申請日: 2022-08-23
• 公開（公告）號: CN115372410B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 朱金;黃旭;蔣尚君;李永樂;陳遠文;魯勝龍;趙杰
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01K13/00;G01D21/02
• 代理公司: 西安正華恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 61271
• 代理人: 黃鑫

1.一種橋梁表面熱邊界條件測試系統，其特征在于，包括：

環境參數采集裝置，其用于采集環境參數，環境參數包括橋址區環境風速、橋址區環境溫度和橋址區環境輻射值；

試驗參數采集裝置，其用于采集試驗參數，試驗參數包括無光照且無空氣流動條件下的橋梁表面溫度、有光照且無空氣流動條件下的橋梁表面溫度、無光照且有空氣流動條件下的橋梁表面溫度；

數據處理單元(5)，其根據環境參數和試驗參數，計算對流換熱系數、輻射換熱系數以及等效環境溫度；

對流換熱系數的計算公式為：

其中，h_w為對流換熱系數，c為空氣的比熱容，ρ為空氣的密度，U為i時刻的橋址區環境風速，T_i為i時刻無光照且有空氣流動條件下的橋梁表面溫度，T_i-st為i-st時刻無光照且有空氣流動條件下的橋梁表面溫度，st為時間步長，T₀為i時刻的橋址區環境溫度；

輻射換熱系數的計算公式為：

其中，h_f為輻射換熱系數，C為Stefan-Boltzmann常數，ε為輻射發射系數，T₁為i時刻有光照且無空氣流動條件下的橋梁表面溫度，T_t為攝氏溫度與熱力學溫度的差值，T₀為i時刻的橋址區環境溫度；

等效環境溫度的計算公式為：

其中，T₂為等效環境溫度，T₃為i時刻無光照且無空氣流動條件下的橋梁表面溫度，α為橋面板的輻射吸收系數，I為i時刻的橋址區環境輻射值。

2.根據權利要求1所述的橋梁表面熱邊界條件測試系統，其特征在于，所述環境參數采集裝置包括設置在橋址區的風速傳感器(2)、第一溫度傳感器(3)和輻射傳感器(4)。

3.根據權利要求1所述的橋梁表面熱邊界條件測試系統，其特征在于，所述試驗參數采集裝置包括第二溫度傳感器(6)、第三溫度傳感器(7)和第四溫度傳感器(8)，所述第二溫度傳感器(6)、第三溫度傳感器(7)和第四溫度傳感器(8)外分別設置有反光密閉罩(11)、透明密閉罩(10)和反光透風罩(9)。

4.根據權利要求3所述的橋梁表面熱邊界條件測試系統，其特征在于，所述第二溫度傳感器(6)、第三溫度傳感器(7)和第四溫度傳感器(8)等間距設置在橋梁表面(1)橫向跨中位置。

5.一種權利要求1-4任一項所述的橋梁表面熱邊界條件測試系統的測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：采集橋址區環境風速、橋址區環境溫度和橋址區環境輻射值；

S2：采集無光照且無空氣流動條件下的橋梁表面溫度、有光照且無空氣流動條件下的橋梁表面溫度、無光照且有空氣流動條件下的橋梁表面溫度；

S3：根據環境參數和試驗參數，計算橋梁表面的對流換熱系數、輻射換熱系數以及等效環境溫度。

6.根據權利要求5所述的測試方法，其特征在于，橋面板由鋼材制成，橋面板的輻射吸收系數α＝0.64。