The invention discloses a method for measuring the heat flow distribution of curved surface thin-wall heating based on infrared thermal image temperature measurement technology, which is suitable for measuring the heat flow distribution of curved surface objects whose wall thickness is much less than the length and width of the wall and whose thermal resistance is small along the thickness direction. The invention uses infrared thermal imaging temperature measurement technology to record real-time temperature field change of heated thin wall, calculates time derivative and space derivative of temperature field, obtains conversion formula between surface heat conduction term and plane heat conduction by projection relation, and calculates distribution of heating heat flow on surface by solving two-dimensional unsteady heat balance equation. In the calculation process, natural convection can be neglected due to the difference of magnitude. This method provides a non-contact heat flow measurement method, which can measure the two-dimensional distribution of heat flow in thin-walled curved surfaces in real time.
【技术实现步骤摘要】
基于红外热像测温技术的曲面薄壁加热热流分布测量方法
本专利技术涉及一种曲面薄壁热流分布测量方法,尤其涉及一种基于红外热像测温技术的曲面薄壁加热热流分布测量方法,该方法是基于红外热像测温技术测量并记录曲面薄壁在加热时的温度场变化来计算曲面薄壁受热热流分布的方法。
技术介绍
目前壁面热流测量的方法主要有三种:(1)采用电阻式温度传感器,通过输出的电信号得到已知电阻的温度梯度,利用傅里叶定律,计算壁面热流,例如柱塞式热流计;(2)采用热电偶式温度传感器,通过测量表面温差实现热流测量,例如薄膜热电偶;(3)是利用量热元件吸入热量,测量量热元件的平均温度变化率,再计算表面热流率,例如塞形铜箔量热计。现有的壁面热流测量方法都是一次测量一个点的热流强度,不能解决整块区域内的实时热流分布问题;而且需要接触测量,其精度由热流传感器与被测物粘贴紧密程度、热流传感器厚度、热流传感器边长决定,对于某些复杂的结构来说传感器的安装较为不便。同时,对于非接触式的曲面热流的测量,还没有人提出。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对目前技术的不足,提供一种基于红外热像测温技术的曲面薄壁加热热流分布测量方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的,一种基于红外热像测温技术的曲面薄壁加热热流分布测量方法,具体步骤如下,1)选择密度、比热容和热传导系数已知且Bi数远小于1的曲面物体,利用红外热像测温技术实时记录受热物体壁面的温度场变化;2)对于该曲面物体,借助三维坐标仪描绘其曲面轮廓线的坐标点,利用最小二乘法拟合出轮廓线的曲线函数;3)利用投影关系得到曲面热传导与平面热传导的转换公式;4)忽略 ...
【技术保护点】
1.一种基于红外热像测温技术的曲面薄壁加热热流分布测量方法,其特征在于,具体步骤如下:1)选择密度、比热容和热传导系数已知且Bi数远小于1的曲面物体,利用红外热像测温技术实时记录受热物体壁面的温度场变化;2)对于该曲面物体,借助三维坐标仪描绘其曲面轮廓线的坐标点,利用最小二乘法拟合出轮廓线的曲线函数;3)利用投影关系得到曲面热传导与平面热传导的转换公式;4)忽略沿厚度方向的热阻,将物体加热热流分布问题简化成二维非定常传热问题,推导出非定常热平衡方程;5)将步骤1)中测量得到的温度场对时间和空间分别求导,计算得到热温升非定常项和热传导项,忽略自然对流,根据步骤4)的非定常热平衡方程计算加热热流。
【技术特征摘要】
1.一种基于红外热像测温技术的曲面薄壁加热热流分布测量方法,其特征在于,具体步骤如下:1)选择密度、比热容和热传导系数已知且Bi数远小于1的曲面物体,利用红外热像测温技术实时记录受热物体壁面的温度场变化;2)对于该曲面物体,借助三维坐标仪描绘其曲面轮廓线的坐标点,利用最小二乘法拟合出轮廓线的曲线函数;3)利用投影关系得到曲面热传导与平面热传导的转换公式;4)忽略沿厚度方向的热阻,将物体加热热流分布问题简化成二维非定常传热问题,推导出非定常热平衡方程;5)将步骤1)中测量得到的温度场对时间和空间分别求导,计算得到热温升非定常项和热传导项,忽略自然对流,根据步骤4)的非定常热平衡方程计算加热热流。2.根据权利要求1所述的基于红外热像测温技术的曲面薄壁加热热流分布测量方法,其特征是,所述的步骤3)具体为:利用投影关系,在曲面和投影平面上建立一一对应的温度场,在曲面微元和投影平面微元上建立沿径向和切向的坐标系,根据投影关系通过平面热传导项计算曲面微元上的热传导项。3.根据权利要求2所述的基于红外热像测温技术的曲面薄壁加热热流分布测量方法,其特征是,所述的步骤3)具体为:在平面上,以曲面薄壁的中心点设为原点O,对一微元,采用极坐标中的(r,θ)来定义微元位置,建立笛卡尔坐标系uv,分别沿微元的切向和径向方向,区别于传统直角坐标系xy,按照这个坐标系统中,热传导项表示为:其中,T为物体表面的温度,λ为物体的热传导系数,T″vv、T″uu、T″xx、T″yy分别为温度T对v...
【专利技术属性】
技术研发人员:钟亮,王高峰,金宇奇,夏一帆,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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