南海北部海底热流测量及分析

广州海洋地质调查局用德国产的微型温度传感器和自行研制的重力取样器组装成海底热流探针,并用该设备在中国南海北部开展了海底热流测量,这是国内首次独立开展此项工作,也是我国海洋地质和地球物理调查技术方法的新尝试.通过实测数据分析以及与1985年中美合作获得的西沙海域地热流测量剖面数据对比,表明测量数据可靠并具有良好的一致性.此项工作的成功,将有助于地热流测量工作的深入开展,进而提高我国海底天然气水合物的勘探和海洋地质基础研究的水平.

西藏中部地热区的钻孔热流测量

1985年以来,在西藏中部的羊八井、拉多岗和羊应乡等地热区测得了一批传导型或传导-对流型钻孔热流值。来自羊八井深部温度场的信息,提供了量级为83—108mW/m^2的传导热流;在拉多岗和羊应乡分别获得了185mW/m^2和194mW/m^2两个传导-对流型热流数据。它们为阐明喜马拉雅地热带形成的深部热背景和浅层地壳热源结构提供了有用的信息。

隔热结构对塞块式量热计热流测量的影响

塞块式量热计是热结构试验中常用的热流传感器,其侧向传热是测量误差的重要来源。在对塞块式量热计传热分析的基础上,设计了一种改进型隔热结构,并提出了一种基于半无限大体假定的热损失修正方法。通过建立塞块式量热计的有限元数值模型,分析了量热塞与隔热材料的接触热阻对数据处理结果的影响,在接触热阻较大时(R=1×10-3 m2·K/W),未修正时最大测量误差不超过-9%,而修正后最大误差超过了20%;在接触热阻较小时(R=1×10-4 m2·K/W),未修正时的最大测量误差约-20%,修正后则不大于1.5%。可见该修正方法只适用于接触热阻较小的情况。。数值模拟结果还表明,在隔热层表面附近增加金属尖楔的改进型结构,隔热材料最高温度从超过2000℃降低到300℃以下,有利于保护隔热材料不被烧损,间楔与传感器之间的换热面积只有总侧向面积的约2.9%,两者之间的换热几乎不影响数据处理方法的选择。

激波风洞驻点热流测量误差机理及其不确定度研究

详细分析了测热传感器安装后驻点区曲率变化对局部流场变化和热流变化的影响规律,并根据不同传感器的类型和敏感元件的组成情况,研究给出了修正方法和修正系数;研究了传感器表面温升与热流之间的相互影响关系,对热流实测结果进行了修正。同时,研究了来流流场的微小变化对热流的影响,分析了传感器组成尺寸、人为读数、传感器重复使用等随机因素对热流测量的影响,并结合随机误差分析理论给出了不确定度的评定方法,计算得到了某次热流试验中的测量不确定度。并由此给出了对传感器制作和测热试验方法的改进建议。该文的研究内容有利于进一步提高热流测量精度,为高超声速飞行器的研制提供参考。

固体火箭发动机热流测量方法及试验研究

将一套创新设计的热流测量装置嵌入到可改变条件参数的固体火箭试验发动机中,进行了含铝复合推进剂试验。通过改变推进剂含铝量、燃烧产物冲刷速度和冲刷角度,测量了不同工况下两相燃烧产物的总传热热流密度。总传热规律与理论分析结果相吻合。试验证明,该装置能经受发动机内的高温强冲刷的苛刻条件。试验得到的总热流密度可为绝热层烧蚀研究中所需的传热边界提供数据参考,以及用于检验发动机燃烧产物传热数值模拟的精度等。该热流量试验方法具有较好的探索性和实用性,为后续开展一系列两相流冲刷下的传热特性研究提供了良好基础。

长时间隔热材料环境的稳态热流测量方法

介绍并研究了一种基于一维稳态热传导原理的三段稳态塞式量热计。该量热计通过测量探芯中间康铜段前、后表面上的温差来得到壁面热流密度。适合稳态、低热流状态下,驻点及大面积区长时间隔热材料上的多点测量。首先从理论上分析了三段稳态塞式量热计的稳态热流测量原理;然后采用超声速矩形湍流导管试验技术,利用等离子电弧加热器进行了表面热流测量试验。结果表明:在包含来流参数约±4%的系统误差情况下,三段稳态塞式量热计的测量重复性偏差为±7.6%,经误差分析得到该量热计的热流测量精度在5%以内。

气动热试验中稳态热流测量技术研究

高超声速飞行器热防护系统防热结构、防热材料的地面防热试验研究中,模型表面热流大小是关键参数之一。介绍了防热试验研究中瞬态热流测量技术,详细分析和论述了将红外热图测试技术和水卡量热计测试技术相结合,利用动态换热平衡和能量守恒原理实现防热试验中稳态热流测量的基本理论和测试方法,并给出初步试验结果。该技术的建立,为地面防热材料筛选和材料防热机理研究提供了有效、可行的测试手段。

热流测量技术发展综述

文章首先回顾、梳理了热流测量技术的发展过程,然后将热流计从工作原理上分为基于温度梯度、基于能量平衡和基于半无限大体假设3大类,重点介绍了每一类别对应的热流计结构形式、应用情况和测量范围等,并对热流计的标定方法进行简述,最后对热流测量技术的发展趋势进行展望。

辐射式热流测量系统及其应用

根据某型号发动机进行的地面模拟热真空环境试验要求,建立了热真空环境模拟系统,在分析热流测量原理的基础上,应用一套辐射式热流测量系统对试验时发动机周围的热流进行测量。着重介绍系统组成及工作原理,热流测量传感器的标定方法。通过热辐射装置热流分布的计算和实际测量结果对比,验证了热流测量系统获取数据真实。

浅海地壳热流测量方法初探

根据１９８９～１９９１年，中国科学院海洋所与日本东京大学等单位合作在东海陆架地区进行了三个航次的海底热流调查资料．对浅海热流测量作业方法和资料处理技术进行探讨。

热流测量中参数估计法的应用

讨论了在不同工况下热流计的动态特性和利用递归最小二乘方法通过参数估计实现热流计的动态测量。该方法可缩短热流测量的时间,并有较高的精确度。

常温流化床局部瞬态热流测量中的若干问题

分析了在采用瞬态表面温度法测量常温鼓泡和循环流化床局部瞬态换热系数时所必须注意的若干问题 ,主要有 :A/D板、放大倍数、采样频率和探头材料的选取 。

热流测量传感器用热电偶堆的制作与标定

在简要分析热流测量传感器工作原理的基础上，提出了平板法耐火材料导热系数测定仪用的热流传感器测温热电偶堆的制作方法，详细介绍了热电偶堆的标定，并对标定数据进行了线性拟合。结果表明，温差与毫伏值具有良好的线性关系，测温精度高，在热流传感器上使用。

新型长时热流测量装置的研制及应用

目的设计一种新型热流测量装置,使传感器满足长时间热流测量的需求,且传感器外表面可以适量打磨,与飞行器的气动外型面完好随型。方法采用铜和钢作为备选材料,施加相同的表面热流边界,对比敏感端内外壁温差情况。优化热流辨识传感器传热路径、敏感端厚度,通过有限元模型分析打磨对热流辨识结果的影响。基于优化结果,研制出热流测量装置,并通过地面试验验证该装置的有效性。结果从热响应获取时间延迟角度来看,Cu比钢具有较大的优势。综合考虑敏感端外表面需要与飞行器外表面随型打磨,选用5 mm的厚度具有一定的安全可靠性。敏感端的适度打磨基本不影响温度测量结果。辨识获得的热流数据与实际控制热流吻合较好,最大偏差约15%。结论成功研制了热流测量装置,并通过地面热试验证明了热流测量的有效性。

再入飞行器热防护热流测量有限元仿真

圆柱形塞式热流传感器是一种广泛应用的热流测量传感器。本文采用有限元分析方法对塞式热流传感器进行了数值仿真分析。分别对塞块尺寸、塞块材料、热电偶安装等因素对热流测量结果的影响规律进行了计算分析。获得了如下几点结论:热流测量影响因素很多,有必要对测试方法进行细致的仿真分析;塞块的材料热物理性质对测试结果以及传感器的响应特性影响很大;塞块厚度对测试结果和传感器的响应特性影响明显,应综合考虑热流大小、测试时间等因素具体选用合适的塞块厚度;热电偶的吸热对测试结果有一定影响,有必要通过数值仿真对测试结果进行必要的修正。

传感器表面温度对热流测量的影响

高超声速飞行器热环境测量数据一直是防热设计和考核的基准数据,也是热环境计算方法的考核性数据,其准确性至关重要。针对热流测量中遇到的传感器表面和周边防热材料温度差异而导致的测量数据偏差问题,采用基于Navier-Stokes方程的自研程序开展了详细的气动热环境数值模拟,得到了不同温差条件下传感器表面热环境的分布规律,并根据场协同理论分析了局部热流变化的成因机理,研究了影响热流变化幅值的主要因素。结果表明:(1)当传感器和其周边材料的温度存在一定的差异时,导致该区域近壁面流场中的压力、密度等特征量梯度增大,改变了传感器当地的法向速度和温度分布,造成了局部热流的剧烈变化。(2)相同来流马赫数和高度下,来流攻角主要影响法向速度的分布,从而影响气动加热量,攻角越大,相同温差下加热量上升的幅度越小;来流总温主要影响法向温度梯度的分布,从而影响气动加热量,来流总温越大在相同温差条件下加热量上升幅度越小。所开展的研究工作可加深对传感器局部热环境分布规律的认识,避免对测量热流的误判,提升数据判断和分析的可靠性。

基于红外热成像的热流分布测量技术

针对各种复杂、极端热环境下的表面热流密度测量难题,提出了一种基于红外热成像技术的表面热流密度分布测量方法。热流测量借助贴敷在被测物体表面的特制信标,从红外热图中计算获得各项测量参数。其结合了接触式测量与非接触式测量的优点,区别于传统单点测量可以一次性完成二维覆盖测量,保证测量精度的同时适用于更广泛的工程环境,具有很大的工程及生产实践意义。研究中先后从系统构建、原理分析及数值仿真的角度入手,得到测量的理论误差小于2%,证明了基于红外热图技术的热流密度分布测量方法的可行性与正确性。

姿控发动机试验热流参数测量系统设计

针对姿控发动机试验热流参数测试需求,在分析热流测量机理的基础上,提出了一种基于DT800的高性价比热流参数测试方案。着重论述了系统组成及工作原理、热流传感器安装工艺、数据记录仪选型、软件设计方法、数据处理方法、系统校准方法及系统调试工作。经多次试车验证:系统操作简便,性能稳定,测量数据完整可靠。

在稀薄气流中用红外热图测量中低量值热流

在分析高高空热流测量需求基础上,针对高超声速飞行器稀薄气流地面试验热流量值小等特点,从满足模型壁面定常热流假设和一维半无限大假设条件、减小试验模型侧向导热误差和控制试验模型表面温升等方面分析了试验模型加热时间对热流测量的影响。其次选择较低热扩散系数模型绝热材料、采用瞬变平面热源法提高试验模型材料热物性参数标定精度、采用漫反射补偿等提高发射率测量精度等手段,提高中低量值热流测量精度。最后,在利用薄壁量热法获得模型表面热流时,测量MW/m2量级热流是把热电偶焊接在试验模型内壁面,而用红外热图及测量几kW/m2到几百kW/m2量级热流是测量模型外壁面热流,为了对这三者结果进行比较,在马赫数Ma为12、试验总压P0为4.2 MPa、试验总温T0为700 K的试验状态下,用热电偶与红外热图同时测量了双锥薄壁模型不同点的热流,结果表明:红外测热结果与热电偶测量外壁面结果更接近,热电偶布置在外壁面位置所获得的热流大于布置在内壁面位置所获得的热流,模型加热时间对不同量值热流测量的影响是不同的。