新型薄膜热电堆热流传感器动态特性测试研究

高速热流传感器广泛应用于测量航空发动机涡轮叶片表面热流密度,时间域方面利用时间常数来表征传感器的动态特性。传统的热流传感器动态校准方法,其热流源存在输出功率小,热流不均匀等问题,已然无法满足未来高速热流传感器的动态校准需求。基于高功率光纤输出半导体激光器辐射热流动态校准系统,系统响应时间为μs级,输出热流密度可达50MW/m^(2)。通过Z-t变换测得热流传感器时间常数约为115ms;进行测量不确定度分析,获得扩展不确定度1.804ms,最终获得时间常数最佳估计值τ=(115±1.804)ms,完成薄膜热电堆热流传感器动态测试,并分析传感器动态性能以及综合评价测试平台。

青藏铁路沿线地表和路基表面热力学模式(Ⅲ):参数化方案

以物理过程分析为基础,根据野外实测资料设计了青藏铁路沿线地表和路基表面热力学模式中的大气辐射参数化方案,对直接太阳辐射、大气散射辐射、大气向下长波辐射参数进行处理,得到了较好的结果.在无云大气条件下,对直接太阳辐射透过率和大气散射辐射以太阳天顶角进行参数化;对大气向下长波辐射以大气等效辐射率及气温进行参数化;在云天条件下,基于晴阴比的云量参数化和基于气候资料的云天系数参数化都各有较好的效果.对土壤热通量的参数化方法和拖曳系数的取值问题进行了讨论,更完善的方法还有待于与实验测量工作相结合.

近地倾斜轨道航天器在轨热辐射分析

根据航天器轨道动力学和热辐射理论,建立了运行于近地倾斜轨道的圆柱形航天器外热流数学模型;用数值方法对外热流和等效热沉温度进行求解,计算出瞬态工况及周期平均工况下的航天器表面辐射热流及辐射散热器和防辐射涂层表面等效热沉温度的波动。结果表明,航天器受到的辐射热流除了随航天器绕地球公转变化外,还随其轨道面的旋转在更长的周期上产生更大的变化;对柱面上的不同位置受到的辐射作了比较,发现辐射散热器布置在顶部时其等效热沉温度最低。

管带式散热器翅片振动传热仿真研究

借助Fluent动网格技术模拟振动时翅片附近流场与温度场分布,分析了入口风速及振动参数对空气流动与温度场特性的影响,进而讨论了翅片振动强化传热的规律和机理。结果表明:振动能对流场产生扰动,促使气流沿百叶窗通道流动,并有利于翅片间干扰型热尾迹的形成,从而减薄流动和传热边界层,改善传热性能;而强化传热效果与振动速度正相关,频率的影响大于振幅,随着风速的增大,其效果先增后减。

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。

大量程热流传感器标定方法研究

本文在分析测量大量程热流用的传感器工作原理的基础上,研究了用于大量程热流标定的两种方法,即高温黑体辐射法和激光热流源法,分别介绍了这两种方法产生大热流设备的基本组成,并给出了标定的具体过程,对两种方法进行了对比,为大量程热流传感器的标定提供了依据。

弧光灯热流标定系统光源的仿真设计

为改进现有弧光灯热流标定系统的光源装置,有必要对其进行仿真研究。以等亮度曲线分布为依据设计了氙灯模型,计算了氙灯发光功率的分布,借助角度切趾文件模拟了氙灯发光角度分布,然后建立了整个标定光源装置的仿真模型,计算了积分器出口处的辐照度。与实验数据比较,4种积分器出口平均辐照度实验值相对仿真值损失了约49%,且这种损失随着积分器口径增大而增大。经分析验证,仿真值损失的主要原因是实验所用椭球镜聚焦率比设计值衰减了约40%,损失会随着积分器口径增大的主要原因是所建氙灯模型较好地模拟了氙灯发光功率密度由阴极到阳极递减这一特征。