用于高温高压剪切流场的Gardon计研制

传统Gardon计一般为薄壁康铜片结构,通常应用于辐射热流的测量。当应用在高压对流环境中,存在承压能力不足、受对流加热不均匀性影响的问题。从Gardon计基本原理出发,以数值仿真分析了康铜箔厚度对传热特性的影响,推导了对流环境测量误差与对流换热系数和灵敏度系数的明确显式关系;并利用数值计算验证了其正确性。根据理论分析,设计并研制了适用于电弧风洞流场的Gardon计和复合型热流传感器,后者集成了Gardon计和水卡计的功能,可同时用两种方法测量表面热流。标定实验结果显示,传感器样件均具有较好的线性度(小于1.5%)和时间常数,水卡计经固定系数修正后与标准热流相对误差小于3.7%,当戈登计受对流换热影响较大时,可为其提供参考。

戈登式辐射热流传感器动态特性测试技术

高速热流传感器广泛用于航空、航天、爆炸场等领域的热流密度测试,时间常数为传感器重要动态特性参数之一。传统测试方法仅能测试时间常数几百毫秒的热流传感器,无法满足未来高速热流传感器的测试需求。系统采用光纤输出半导体激光器作为辐射热流源,输出阶跃辐射信号通过微透镜光斑均匀化光学系统作用于高速Gardon计敏感面,利用信号调理电路和采集系统实现热流计输出信号的高速采集。系统响应时间为μs级,能够产生MW/m2级热流信号。完成了GD-B4-50K、GD-B4-200K和GD-D0-5M三种型号的辐射热流传感器动态测试,测得时间常数分别为0.199 s、0.521 s、0.052 s。可以有效解决航空飞行、航天再入等领域的辐射热流传感器测试难题。