[实用新型]一种长时间持续测量高热流密度的热流计

说明书

技术领域

本实用新型涉及高热流密度测量的技术领域，具体涉及一种长时间持续测量高热流密度的热流计。

背景技术

如今，热流检测的理论和技术越来越受到重视，测量热流用的传感器—热流测头及热流计的研究和使用也更加广泛。

对于在飞行器等航空航天领域的热流测试中，飞行状态下的高焓热流因其严苛的气动加热环境，使得传统热流计很难完成热流的长时间持续测量工作。《实验流体力学》(Journal of Experiments in Fluid Mechanics,2012,Vol.26,93-99)介绍了一套水冷热流/壁温一体化测量技术，从Gardon热流计的原理出发，对其采用水冷却设计，可以完成最大可测热流为2MWm^-2以上的长时间稳定测量。但是，燃烧室中煤油开始燃烧到结束整个过程持续不到50s，且燃烧室壁温通常可达2000-3000K，使得该改进热流计在2000s持续测量的环境下是很难达到的。

《导弹与航天运载技术》(Missiles and Space Vehicles,2012,No.6,53-56)介绍了基于热电堆原理的垂直测量大功率热流的传感器研制方案，实现对弹体侧壁的热流输入测量。这种方式可以充分减小端头面积，从而减少总热量输入，实现长时间的有效测量。结构中采用铜热沉依靠自身的热容吸收入射热量，以及采用隔热结构减小漏热。该热流计在入射热流温度分别为8MWm^-2，1200时，可以正常工作1200s。但是由于铜的热容小，完成上述要求所需的质量大，使得用于热沉结构改进的热流计过于笨重，与传感器设计的轻质化要求相违背，必须结合热力学仿真，选择大小合适的热沉结构。

实用新型内容

本实用新型提供一种能够使热流计完成长时间持续测量高密度热流的改进方案。

本实用新型采用的技术方案为：一种长时间持续测量高热流密度的热流计，包括：高热流密度探头和相变热沉，所述高热流密度探头置于相变热沉之上；

所述相变热沉包括金属片和相变复合材料层，金属片置于相变复合材料层之上，上述高热流密度探头置于金属片之上。

其中，所述相变复合材料层为相变材料与高导热蜂窝材料或高导热泡沫材料复合而成，高导热蜂窝材料为金属蜂窝材料或碳蜂窝材料，高导热泡沫材料包括金属泡沫材料或碳蜂窝材料。

其中，可在相变复合材料层中加入第一金属芯，第一金属芯与金属片相连。

其中，可在高热流密度探头和相变热沉间加入第二金属芯。

其中，所述高热流密度探头为圆箔式热流计探头，薄膜式热流计探头或热阻式热流传感器。

其中，所述金属片、第一金属芯、第二金属芯材料为金属材料。

本实用新型的优点为：

(1)、该热流计可以完成高密度热流长时间稳定的测量；

(2)、符合设计的轻质化要求。

附图说明

图1为本实用新型一种长时间持续测量高热流密度的热流计的剖面原理图；

图2为本实用新型一种长时间持续测量高热流密度的热流计上下表面温度随时间的变化(实施例1)；

图3为本实用新型一种长时间持续测量高热流密度的热流计热流密度随时间的变化(实施例1)；

图4为本实用新型一种长时间持续测量高热流密度的热流计上下表面温度随时间的变化(实施例2)；

图5本实用新型一种长时间持续测量高热流密度的热流计热流密度随时间的变化(实施例2)。

具体实施方式

实施例1，长时间持续测量高热流密度的热流计方案一