[发明专利]一种具有宽适用性的瞬态法固壁表面换热系数测量方法

权利要求书

1.一种具有宽适用性的瞬态法固壁表面换热系数测量方法，其特征在于，所述方法在实施时至少包括如下步骤：

SS1.定义无量纲温度并定义一个与时间t成正比的参数一个与换热系数h成正比的参数上述各定义式中，T_i为初始时刻t＝0时待测物体温度，T_m为初始时刻t＝0时的瞬间来流温度，T_w为待测物体在时刻t时对应的壁面温度，t、k、ρ、c参数分别为时间、待测物体的导热系数、来流密度、待测物体的热容系数；

SS2.根据步骤SS1所定义的各参数，将待测物体壁面温度T_i随时间t变化的关系式进行改写，并根据α＝β²t，得到如下关系式：

SS3.至少采用以下两种方式之一对关系式进行求解，求解得到待测物体的壁面换热系数h：

方式一：直接求解得到通过时刻t的无量纲温度θ和无量纲温度随时间变化率求得β，进而根据关系式计算得到换热系数h，即在风洞实验中测量得到t＝0时刻风洞来流温度T_m、t＝0时刻待测物体壁面表面温度T_i、在初始温差(T_m-T_i)下某时刻壁面温度T_w、温度随时间变化率和对应时间t，即可求解得到待测物体的壁面换热系数h；

方式二：将代入关系式并在瞬态法温度测量中得到两个不同时刻，即时刻t₁、t₂测得的待测物体壁面温度T_w1、T_w2，得到：

根据这一关系式，在风洞实验中测量t＝0时刻风洞来流温度T_m、某两个时刻t₁、t₂及对应该时刻的待测物体壁面温度T_w,1、T_w,2、温度随时间变化率即可计算得到待测物体的壁面换热系数h；

SS4.具有宽适用性的瞬态法换热系数测量方法操作步骤为：

SS4.1将一维半无限大待测物体试验件置于风洞试验段内，待待测物体试验件的整体温度保持均匀，即待测物体试验件的内部温度与壁面温度保持一致的初始时刻t＝0时，采用非接触测温方式测量待测物体试验件的壁面温度T_i，并启动风洞风机向风洞试验段内通入温度为T_m的瞬间来流，且T_m≠T_i，即初始时刻t＝0的瞬间来流温度T_m与待测物体试验件表面温度T_i不相等；

SS4.2在初始温差(T_m-T_i)条件下，采用非接触测温方式对待测物体试验件的壁面温度进行测量，风洞条件下测得待测物体试验件壁面在不同时刻t的二维壁面温度分布T_w和/或计算其随时间t的变化率

SS4.3采用步骤SS3的方式一或方式二对待测物体试验件壁面的不同位置进行数据处理，计算得到对应位置处的壁面换热系数h。

2.根据权利要求1所述的具有宽适用性的瞬态法固壁表面换热系数测量方法，其特征在于，上述步骤SS1中，所述一维半无限大待测物体试验件为一具有一定厚度的试验件，其待测表面为平面或曲面。

3.根据权利要求1所述的具有宽适用性的瞬态法固壁表面换热系数测量方法，其特征在于，上述步骤SS2中，根据步骤SS1所定义的各参数，将待测物体壁面温度T_i随时间t变化的关系式进行改写，得到如下关系式：

其中，为互补误差函数，η为任意实数；

求解θ关于α的导数，则有

进一步代入t＝β²t，则有