辐射热流计响应时间测量方法研究

为满足瞬态热流的测量需求,解决辐射热流计响应时间无法准确测量的问题,设计辐射热流计响应时间测量装置。该装置利用高功率激光器快响应特性形成热流阶跃系统,使用高速采集系统同步采集热流计输出,对热流计响应曲线进行分析计算得到响应时间。对比多种响应时间测试方案,并通过试验对辐射热流计响应时间测量装置的快响应特性进行了验证,结果表明:该装置测量辐射热流计响应时间最快为4.4 ms,能够有效满足大量程、快响应的辐射热流计响应时间精准、高效测试的需求,促进了我国瞬态辐射热流计量技术的发展。

管内耦合换热的辐射热流特征及抽样模式比较

通过数值模拟,研究了圆管层流入口段辐射与对流祸合换热中的辐射热流分布特征,提出并比较了采用蒙特卡罗法计算辐射换热的两种抽样模式。结果表明,在圆管入口段的耦合换热中,同一截面的径向辐射热流密度与轴向辐射热流密度数量级相当,世分布形态差别很大。用蒙特卡罗方法计算辐射换热时,采取等权能束的抽样模式,可消除因抽样能束的能量不同而造成的计算误差、降低计算量、提高计算精度。

辐射热流强度对塑料燃烧裂解的影响

应用锥形量热仪研究了环氧树脂、酚醛树脂、EVA和PA6 4种塑料的燃烧裂解行为,得到了在不同辐射热流强度(25 kW.m-2、50 kW.m-27、5 kW.m-2)下材料的点燃时间、热释放速率、质量损失速率、燃烧剩余物的含量等燃烧性能参数,分析比较了不同塑料的燃烧裂解行为,实验结果发现,成炭性的材料在燃烧裂解过程中表现出了较低的可燃性。

超燃发动机燃烧室壁面辐射热流的预测分析

采用蒙特卡罗法结合Edwards指数宽谱带模型模拟计算了超燃发动机燃烧室内的辐射换热.燃烧产物由二氧化碳、水蒸汽与其它非辐射性气体组成。计算中,考虑了压力、温度、组份含量对辐射性气体光谱吸收系数的影响.通过计算,获得了燃烧室壁面的辐射热流分布.研究结果表明,燃烧室内高温高压燃气的热辐射作用很强,壁面辐射热流可达到2.2×10~5W/m^2.

半透明平板边界入射辐射热流密度的反问题

对一维半透明平板内辐射、导热及边界对流耦合换热过程进行了研究。提出了一种由一侧边界出射辐射强度反演另一侧边界入射辐射热流密度的方法。通过对各向异性散射、吸收系数、散射系数、边界外侧来流温度、对流换热系数、半透明平板的导热系数和平板厚度等参数对反演精度影响的分析表明，方法是可行的。

利用坐标变换法计算卫星轨道辐射热流

卫星轨道辐射热流的计算对于卫星的热控设计和卫星红外特征研究等都具有重要意义。论文根据描述卫星运动模型参数的卫星轨道六要素,利用坐标变换方法确立了卫星任一表面与太阳、地球的位置角度关系,建立了卫星的表面辐射热流计算模型,可用以计算任意轨道参数的卫星在任意时刻太阳辐射、地球反照和地球辐射等主要轨道辐射热流,并以某轨道上六面体卫星为例给出了其不同表面在整个轨道运行期间的接收到的辐射热流计算结果。结果表明:卫星不同表面接收到的辐射热流密度随时间的变化是不一样的,主要取决于各表面与太阳和地球的角度关系。

利用平板炉校准辐射热流计时角系数影响的分析

平板炉用于校准辐射热流计。标准辐射热流计和被校辐射热流计分别放置在石墨平板两侧,且角系数保持一致。辐射热流计受热感应面对平板的角系数,可认为是圆盘对与它平行的矩形的角系数,并以此进行计算。本文分析了辐射热流计至平板的距离、受热感应面面积对角系数的影响。

环形加热炉内管坯辐射热流均匀性的分析

管坯在环形加热炉内加热时,其表面辐射热流的分布是很不均匀的,靠近炉底的管坯表面的辐射热流比上部的小得多,因而造成管坯表面自下向上温度分布不均匀。适当增加管坯间距与其半径比(一般在3～4较为适宜),以及提高炉底反射率,可提高管坯表面热流分布的均匀性,改善加热质量。

激波风洞高焓流动及其驻点对流和辐射热流测量

在激波风洞中用氢氧燃烧驱动方法获得了总压１４ＭＰａ，总温高达７２００Ｋ的高超声速高焓平衡流，可以模拟再入飞行速度４至５ｋｍ／ｓ的真实气体效应。本文还介绍了高温气流中驻点对流和辐射传热测量技术及其测量结果。

高精度辐射热流计的不确定度分析与评价

为满足实验室条件下长时间、高精度的热流密度测量要求,基于电替代测量原理研制了一种新型辐射热流计,该型辐射热流计可通过自校准的方式溯源至国际单位制单位。本文简述了辐射热流计的系统构成,结合辐射热流计的测量原理,分析并计算了辐射热流计自校准过程中9项影响量的测量不确定度和合成标准不确定度。通过与中国计量科学院所标定的标准探测器比对,计算了辐射热流计的不确定度,最后根据实验数据及分析结果为该型热流计的优化设计提供了参考。实验结果表明:辐射热流计的相对标准不确定度优于0.26%,与标准探测器的归一化偏差为0.60,验证了不确定度评估结果。实验结果将为辐射热流计下一阶段的研制提供有效参考。

基于火焰脉动的池火灾辐射热流预测模型

化工储罐火灾(类似于池火)时常发生,而现有的池火辐射热流模型对池火近场的辐射热流预测不够准确,原因是现有模型没有考虑火焰脉动的影响。本文基于池火火焰脉动的特征对火焰形状进行合理假设,以建立考虑火焰脉动的池火辐射热流预测模型,并与实验数据、点源辐射模型、Shokri-Beyler模型、Mudan-Croce模型和经典固体火焰辐射模型进行比较。结果表明,新模型更能够胜任池火近场的辐射热流的预测,并能给出辐射热流的波动范围。

轨道参数对阿尔法磁谱仪太阳辐射热流的影响

为探明阿尔法磁谱仪(AMS)的温度变化规律,并为制定AMS的热控制方案提供指导和依据,推导了AMS重要区域(AMS前方、后方、顶部和左舷)的太阳辐射热流计算公式,分析了这些区域太阳辐射热流随轨道参数的变化,解释了AMS顶部的温度变化和太阳辐射热流变化规律在热控方案中的应用。分析表明在国际空间站(ISS)正常飞行姿态下,AMS前、后方和左舷的太阳辐射热流受太阳光与ISS轨道面的夹角(β角)、ISS与会日点的角距(θ角)和地球阴影区的影响,AMS顶部太阳辐射热流受β角和θ角的影响。得出结论:β角、θ角和地球阴影区均是影响AMS温度的主要因素,各区域的太阳辐射热流变化规律可以作为设计AMS温度控制方案的主要依据之一。

考虑辐射热流非均匀分布的蒸发过程模拟分析

提出用非均匀辐射热流分布参数的处理方法对上升管的蒸发过程进行模拟分析。在炉内三维温度非均匀分布的情况下 ,辐射热流在水冷壁表面是非均匀分布的。为此 ,把上升管沿宽度和高度方向分别进行分区模拟。采用非均匀辐射热流分布参数的处理方法 ,分析上升管内蒸发过程沿高度的变化情况 ,其结果比采用集总参数法和均匀辐射热流分布参数的处理方法更加合理。用该处理方法得到的结果判断可能会发生局部传热恶化和倒流的异常管 ,对于锅炉安全。

辐射热流下定向刨花板热解自燃试验及数值模拟

为评估工程板材定向刨花板(OSB)在辐射热流下的自燃着火时间,首先,针对对OSB,开展毫克级的热重分析(TGA)试验,通过模型拟合法得到所建热解机制模型的动力学参数;然后,在锥形加热装置上进行7组恒定辐射热流下的克级自燃试验;其次,将改进的数值模型与测得的表面温度和质量损失率相结合,建立OSB的热力学参数反演模型,得到OSB的导热系数和比热容。最后,采用临界温度和临界质量损失速率参数预测暴露在6组恒定辐射热流下(28、30、35、40、45和50 kW/m;),着火时间分别为194、116、67、47、24、16和129、103、59、42、27、20 s。

月球轨道目标表面月球红外辐射热流精细计算方法研究

基于月球表面对月球轨道目标表面红外辐射热流的积分计算公式,结合坐标转换和向量运算,采用离散化处理,提出了月球轨道目标表面月球红外辐射精细计算方法。采用均匀模拟法选取月面微元,分析月表红外热流的特点,考虑目标面元空间几何关系和轨道参数,该算法可获得较高的计算精度,较真实地模拟月球红外热流,且有通用性,适于任意星体、任意轨道、任意几何形状目标的星体红外辐射热流的计算。计算结果分析表明,月球红外辐射与地球红外辐射有较大的差异,热控设计时需充分考虑。

多网格下解析法计算石英灯辐射热流对比研究

石英灯阵列辐射热流分布是热强度试验加热方案合理性评估的直接依据。针对石英灯灯丝半圆柱面多网格划分下的辐射热流计算,本文提出了适用于多网格划分的解析计算方法,分析了不同网格数量对热流分布的影响,对比有限元软件热流计算结果,确定了灯丝对外辐射总能量差异是解析法与有限元热流计算结果差异的主要原因,据此建立了有限元模型的灯丝温度调整方法,调整后二者计算结果的一致性得到大幅改善,进而验证了该解析计算方法的正确性,将该方法计算的热流密度值作为热流载荷边界施加于有限元分析模型中能够显著降低辐射传热计算规模,实现大尺度结构与大规模石英灯阵列辐射传热下结构温度响应的快速计算。

圆箔式辐射热流传感器的温度补偿方法研究

针对目前国内外圆箔式辐射热流传感器在测量过程中由于热沉体温度上升，导致灵敏度下降的问题。提出了一种基于圆柱体一维导热模型的温度补偿方法。首先，阐述了圆箔式辐射热流传感器的测量原理，分析了热沉体温度上升导致传感器输出下降的原因。然后，推导了热沉体的升温过程，构建了圆柱体一维导热的热力学模型，采用了一段特定长度的康铜线，在热沉体末端建立了一对反相串联的T型热电偶对热沉体的温度上升进行补偿。实验结果表明：带温度补偿的传感器比不带补偿的传感器具有更好的稳定性和线性度，表明了该补偿方法的可行性和有效性。

月球探测器发动机羽流辐射热流计算

火箭发动机羽流的辐射的计算需要求解气体介质的辐射传递方程(RTE).计算模型中基于单线组(SLG)模型考虑气体组分的光谱特性,并采用离散传递法(DTM)求解RTE,对波长积分得到辐射热流密度.通过对圆柱高温CO2气团辐射热流计算来验证计算程序,然后在流场计算的基础上,计算了月球探测器主发动机和姿控发动机羽流对各部位和仪器的辐射热流密度,根据对不同工况计算结果的分析为探测器的设计提供参考.

热流现场校准装置研制及不确定度分析

为满足辐射热流测量系统的现场校准需求,基于高功率半导体激光热源发生技术,研制热流现场校准装置,介绍了热流现场校准装置的组成以及装置各组成部件的设计参数,通过光学分析软件对热流源进行光路设计,通过分析现场校准装置的各不确定度分量及计算合成的扩展不确定度,该装置实现扩展不确定度为2.7%,能够满足热流现场校准需求。