一种水冷动态热流传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种水冷动态热流传感器，包括：热流传感器本体，其包括同轴一体设置的传热探头和T型腔体；所述传热探头上穿设有两根对接型热电偶丝；所述T型腔体下端设置有水冷装置。本发明专利技术结构新颖，运行稳定，制备工艺难度低，简化了测试水进出水道的设计，便于热流传感器小型化设计；T型腔体在水冷作用下，使得整个热流传感器本体的轴向温度梯度明显增大，提高了轴向温差信噪比，有利于提高后续的热流计算精度。T型腔体尾部采用了冷却效率高的水冷装置，可以实现高热流长时间测试；结合含标定修正的混合动态热流测试方法，既保证了所设计的水冷动态热流传感器测试准度，又提高了其热流测试响应速度，为实现动态高热流长时间测试奠定了基础。奠定了基础。奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
一种水冷动态热流传感器


[0001]本专利技术属于高超声速器地面防热试验测试
，具体涉及一种基于混合测热的水冷动态热流传感器。

技术介绍

[0002]在气动热与热防护试验中，电弧风洞和自由射流电弧加热器试验设备是重要的高超声速飞行器热防护材料与防热结构地面考核与评估的重要地面模拟试验设备。其中，针对连续变参数试验状态调试，热流参数常采用可长时间测试的水卡稳态热流试方法。
[0003]目前的水冷动态热流传感器所使用的传统水卡存在一些局限性或缺点,测试用进出水道内部结构复杂，加工与装配难度大，外形尺寸难以小型化；进出测试水温差小，热电偶热电势差信号信噪比低；还涉及测试水稳定流量控制及其精确测量，给多点模型热流校测带来了大量繁琐工作。本专利技术专利针对上述情况，设计了一种新型结构的水冷动态热流传感器并给出了其热流测试方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种水冷动态热流传感器，包括：热流传感器本体，其包括同轴一体设置的传热探头和T型腔体；所述传热探头上穿设有两根对接型热电偶丝；所述T型腔体下端设置有水冷装置。
[0005]优选的是，其中，所述热流传感器本体为无氧铜材质，且总长度为25mm；所述热流传感器本体的外壁套设有一层聚四氟乙烯垫片；所述传热探头前后端直径分别为5mm和4mm；所述传热探头前端环绕设置有高度为0.3mm的台阶。
[0006]优选的是，其中，所述传热探头上轴向间隔设置有两个径向通孔；两个所述径向通孔包括呈十字分布的径向通孔Ⅰ和径向通孔Ⅱ；所述径向通孔Ⅰ和径向通孔Ⅱ与所述传热探头前端面的距离分别为1.5mm和3.5mm；所述径向通孔Ⅰ和径向通孔Ⅱ的内径为0.2mm。
[0007]优选的是，其中，所述热流传感器本体侧壁开设有四条U型槽；四条所述U型槽分别位于两个所述径向通孔的端口下方；两根所述对接型热电偶丝中部的测温接点穿设在两个所述径向通孔的中部，且保持紧密配合；两根所述对接型热电偶丝两端在伸出两个所述径向通孔后被四根直径为1mm的玻璃纤维导管均匀包裹住；四根所述玻璃纤维导管内嵌设置在四条所述U型槽中，且使用陶瓷粘结剂进行固定。
[0008]优选的是，其中，所述T型腔体从上至下的外径分别为8mm和14mm；所述T型腔体从上至下的内径分别为5mm和12mm；所述T型腔体中的密封测试水压不小于10个大气压。
[0009]优选的是，其中，所述水冷装置包括一个焊接在所述T型腔体下端用于封堵的尾盖；所述尾盖厚度为5mm，直径为14mm；所述尾盖上分别采用硬钎焊密封固定有紫铜材质的进水管和出水管；所述进水管和所述出水管的上端口分别伸入到所述T型腔体的较小端和较大端；所述进水管和出水管的内外径分别为2mm和3mm；所述进水管和出水管的下端口焊
接有用于连接快插管接头的M5的非标准螺母。
[0010]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0011]本专利技术结构新颖，运行稳定，具有以下优点：
[0012]1.使得热流传感器制备工艺难度降低，避免了复杂的测试水进出水道设计，便于热流传感器小型化设计；
[0013]2.热流传感器本体内部的T型腔体在水冷作用下，可使得整个热流传感器本体的轴向温度梯度明显增大，明显提高了轴向温差信噪比，从而提高了后续的热流计算精度；
[0014]3.T型腔体尾部采用了冷却效率高的水冷装置，可以实现高热流长时间测试；
[0015]4.结合含标定修正的混合动态热流测试方法，既保证了所设计的水冷动态热流传感器测试准度，又提高了其热流测试响应速度，为实现动态高热流长时间测试奠定了基础。
[0016]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
[0017]图1为本专利技术的总结构正视截面图；
[0018]图2为本专利技术的总结构左视截面图；
[0019]图3为本专利技术的总结构俯视截面图；
[0020]图4为本专利技术的总结构仰视图；
具体实施方式：
[0021]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0022]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0023]需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0024]在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0025]此外，在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
[0026]图1
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4示出了本专利技术的一种实现形式，包括：
[0027]热流传感器本体1，其包括同轴一体设置的传热探头11和T型腔体12；所述传热探头11上穿设有两根对接型热电偶丝13；所述T型腔体12下端设置有水冷装置。
[0028]工作原理：
[0029]在气动热与热防护试验中，热流传感器本体1前端的传热探头11会直接接触到输入热流，此时传热探头11上的两根对接型热电偶丝13获得了两个温度信号，随后，两根对接型热电偶丝2通过外接的延长导线输入到后方的检测设备中进行测试与计算即可获取高温流场环境中的热流数据；同时，在长时间高温热流测试过程中，我们通过水冷装置来对T型腔体12供给一定压力的的循环冷却水，可以防止热流传感器本体1的温升超过许用工作温度。
[0030]在这种技术方案中，传热探头11和T型腔体12同轴一体成型，结构简单，装配容易，实现了整个热流传感器结构的小型化，方便与外部的测试支架进行对接安装；使用上小下大的T型腔体12来作为冷却腔，使得热流传感器的整个冷却水道更加简化，对热流传感器本体1的散热效果更好；通过T型腔体12配合水冷装置的作业，可以对来自于热流传感器本体1轴向不同位置的热量进行充分冷却，从而实现了高温热流传感器可长时间工作的需求，同时使得整个热流传感器本体1的轴向温度梯度明显增大，显著提高了轴向温差信噪比，保障了后续热流的计算精度。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水冷动态热流传感器，其特征在于，包括：热流传感器本体，其包括同轴一体设置的传热探头和T型腔体；所述传热探头上穿设有两根对接型热电偶丝；所述T型腔体下端设置有水冷装置。2.如权利要求1所述的一种水冷动态热流传感器，其特征在于，所述热流传感器本体为无氧铜材质，且总长度为25mm；所述热流传感器本体的外壁套设有一层聚四氟乙烯垫片；所述传热探头前后端直径分别为5mm和4mm；所述传热探头前端环绕设置有高度为0.3mm的台阶。3.如权利要求1所述的一种水冷动态热流传感器，其特征在于，所述传热探头上轴向间隔设置有两个径向通孔；两个所述径向通孔包括呈十字分布的径向通孔Ⅰ和径向通孔Ⅱ；所述径向通孔Ⅰ和径向通孔Ⅱ与所述传热探头前端面的距离分别为1.5mm和3.5mm；所述径向通孔Ⅰ和径向通孔Ⅱ的内径为0.2mm。4.如权利要求1所述的一种水冷动态热流传感器，其特征在于，所述热流传感器本体侧壁开设有四条U型槽；四条所述U型槽分别位于两个所述径向通孔的端口下方；两根所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，吴东，白小娟，朱新新，杨凯，朱涛，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：