[发明专利]一种材料高温热物性参数的快速测量方法

权利要求书

1.一种材料高温热物性参数的快速测量方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：基于标定实验，获取被测试件内超声波传播速度V与温度T的关系式V-T；

步骤二：对被测试件进行加热，由常用的超声波脉冲回波法，获得被测物体t_i时刻的超声波传播时间t_i,exp；

步骤三：将高温热物性参数的测量转换为求解热传导问题中未知参数的优化问题，其中优化目标为测量得到的超声传播时间t_i,exp与数值求解的超声传播时间t_i,cal差值最小，约束边界为热传导控制方程及其相关的初始条件；

优化问题的目标函数为：

式中，k(T)，C_p(T)和α(T)分别为待辨识的被测材料等效导热系数、比热容和热扩散系数；t_i,cal为数值计算得到的t_i时刻的超声波传播时间，下标i表示的测量时间序数，n表示总的测量时间点数；L为试件被测方向的长度；

优化问题的约束条件为:

T(x,t)|_t＝0＝T₀

式中，T₀为初始温度场；

步骤四：求解热传导反问题， 相关求解的步骤为：

(1)给定参数初值；

(2)数值求解状态方程，求出温度场T(x,t)和目标函数J的值；

(3)数值求解灵敏度方程，得出灵敏度矢量；

(4)用伴随方程算法对参数值进行优化，得k(T)或C_p(T)或α(T)；

(5)判断是否收敛(取ε≤1e-6)，若收敛，则停止计算；否则返回(2)重复迭代，直到到达收敛准则；

(6)获得被测材料等效导热系数k(T)、比热容C_p(T)或热扩散系数α(T)。