[发明专利]一种基于压力敏感漆的高精度气膜冷却效率的测试方法

权利要求书

1.一种基于压力敏感漆的高精度气膜冷却效率的测试方法，其特征在于，采用双组份压力敏感漆进行测试，主要包括以下步骤：

步骤S1：在压力敏感漆涂料中添加对氧气分压不敏感的参照发光体；所述双组份压力敏感漆主要包括对氧气分压敏感的发光体和对氧气分压不敏感的参照发光体；

步骤S2：获取消除模型表面温度差异对光强度影响后的光强与氧气分压的对应关系；

步骤S3：获得待测物体的不同工况下的四幅彩色图像，所述四幅彩色图像分别是一幅无光、无流动的黑色影像，一幅有光、无流动的氧压敏感参考影像，一幅有主流、有光、有空气喷射的氧压敏感空气喷射影像，一幅有主流、有光、有氮气喷射的氧压敏感氮气喷射影像；

步骤S4：将步骤S3中采集到的彩色图像进行算法处理，分解为对氧气分压敏感的发光体的红光图像和对氧气分压不敏感的参考发光体的绿光图像；从而通过图像处理得到8幅不同工况下的对氧气分压敏感的发光体的辐射光强度图像和对氧气分压不敏感的参照发光体的辐射光强度图像；

步骤S5：根据步骤S2中得到的光强和氧气分压的对应关系处理步骤S4中的8幅图像得到试验件表面氧气分压；

步骤S6：根据传热传质类比原理计算得到绝热气膜冷却效率；

所述发光体为铂-中位-四(五氟苯基)卟啉(PtTFPP)发光体，所述参照发光体为芘/聚甲基丙烯酸甲酯共聚物发光体；

所述双组份压力敏感漆包括铂-中位-四(五氟苯基)卟啉(PtTFPP)、芘/聚甲基丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸七氟正丁酯/甲基丙烯酸六氟异丙酯共聚物、乙醇；且铂-中位-四(五氟苯基)卟啉(PtTFPP)：芘/聚甲基丙烯酸甲酯共聚物：甲基丙烯酸七氟正丁酯/甲基丙烯酸六氟异丙酯共聚物：乙醇的重量配比为1.5:1.5:2:5。

2.根据权利要求1所述的一种基于压力敏感漆的高精度气膜冷却效率的测试方法，其特征在于，所述步骤S2中消除模型表面温度差异对光强度影响后的光强与氧气分压的对应关系式如下：

其中公式(15)还可变换为：

其中：I_ref为参考条件下的发光强度，I为发光强度，I_ref/I为光强变化比，A_i为Stern-Volmer常数，p为氧气分压；

p_ref为：参考条件下的氧气分压；

A'_i为：去除温度效应影响后的Stern-Volmer常数。

3.根据权利要求1所述的一种基于压力敏感漆的高精度气膜冷却效率的测试方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述8幅图像分别是：一幅无光、无流动的氧压敏感黑色影像，一幅无光、无流动的氧压不敏感黑色影像，一幅有光、无流动的氧压敏感参考影像，一幅有光、无流动的氧压不敏感参考影像，一幅有主流、有光、有空气喷射的氧压敏感空气喷射影像，一幅有主流、有光、有空气喷射的氧压不敏感空气喷射影像，一幅有主流、有光、有氮气喷射的氧压敏感氮气喷射影像，一幅有主流、有光、有氮气喷射的氧压不敏感氮气喷射影像。

4.根据权利要求3所述的一种基于压力敏感漆的高精度气膜冷却效率的测试方法，其特征在于，所述步骤S5中经图像处理后的8幅图像被保存为包含各点光强值的灰度图片文件；第一幅黑色影像与第二幅黑色影像的光强比值用来去除环境中其他光源的影响；第一幅参考影像与第二幅参考影像的光强比值用来表征在环境大气中的激发光强，作为参照；第一幅空气喷射影像与第二幅空气喷射影像的光强比值用来和第一幅氮气喷射影像与第二幅氮气喷射影像的光强比值用来形成比值，由标定实验取得光强参比值与压力参比值的关系曲线，即可获得去除温度效应后试验件表面氧气分压。

5.根据权利要求1所述的一种基于压力敏感漆的高精度气膜冷却效率的测试方法，其特征在于，所述步骤S6中计算绝热气膜冷却效率值的公式如下：

当采用氮气射流时，M_c＝M_N2＝28，M_air＝29，密度比DR＝0.97，可以得到用氮气进行实验时的绝热气膜冷却效率的公式：

当采用二氧化碳射流，M_c＝M_co2＝44，M_air＝29，密度比DR＝1.52，可以得到用二氧化碳进行实验时的绝热气膜冷却效率的公式：

可以采用公式(11)或(12)计算得到绝热气膜冷却效率值；

其中：M_c为：射流气体摩尔质量；

为：氧气体积浓度；

为：氧气在当地混合气体的体积浓度；

为：氧气在空气中的体积浓度；

为：氧气分压；

为：氧气在当地混合气体的分压；

为：氧气在空气中的分压。