点中 心温度确定的常数；h为测量热环境与所述圆箔片表面间的对流换热系数，δ为所述圆箔 片厚度，λ为所述圆箔片的导热系数。
[0041] 在上述圆箔片温度分布函数中，当r = 0, T(r = 0)即为热流计圆箔片中心温度 Tc。
[0042] S2、建立所述圆箔热流计的圆箔片中心温度与所述圆箔热流计的输出电动势的关 联函数；
[0043] 圆箔热流计输出电动势E与圆箔片中心的温度T。、圆箔片边缘温度Ttl(也称之为 热沉体温度）相关，热流计圆箔片中心温度与热流计的输出电动势的关联函数为：
[0044] E = kAT(l+gAT)
[0045] 其中，ΔΤ = Te-TQ;E为所述圆箔热流计的输出电动势；k为热电偶电动势的输出 系数；g为热电偶电动势的输出系数的非线性修正项，并且在一个实施例中，k可以设置为： k = 0.0387mV/K，g 可以设置为：g = 0.0012ΙΓ1。。
[0046] 上述关联函数中，Ttl为已知值，因此，通过测得热流计的输出电动势，即可得到圆 箔片中心温度T。。
[0047] S3、测量所述圆箔热流计的输出电动势，基于所述圆箔片的温度分布函数和所述 圆箔片中心温度与所述圆箔热流计的输出电动势的关联函数，计算所述圆箔热流计测量的 平均对流热流密度。
[0048] 图2示出了本发明的基于圆箔热流计的对流热流测量方法的步骤S3的具体流程 图。
[0049] 在本实施例中，参照图2,步骤S3具体包括：
[0050] S31、采集所述圆箔热流计的输出电动势E ;
[0051] S32、通过所述圆箔热流计的圆箔片中心温度与所述圆箔热流计的输出电动势的 关联函数，得到所述圆箔片中心温度；
[0052] S33、基于上述圆箔片中心温度，根据所述圆箔片温度分布函数，计算组合物性参 数πιξ的值，并根据所述组合物性参数m ξ的值，计算所述对流热换系数h的值；
[0053] S34、根据所述组合物性参数&的值和所述对流换热系数h的值，得到所述圆箔片 对流热流密度。
[0054] 步骤S34具体为：
[0055] 建立圆箔片表面的平均对流热流密度函数：
[0056]
[0057] 其中，Δ T = Tc-T。，1 阶修正的 bessel 函数；
[0058] 根据组合物性参数πιξ的值与对流换热系数h的值，基于所述平均对流热流密度函 数，计算所述平均对流热流密度q。
[0059] 本发明的基于圆箔热流计的对流热流测量方法，在未知对流热换系数的情况下， 实现对流热流的精确测量，解决了商用圆箔热流计无法更好地应用于对流热流测量的技术 局限性。此外，本发明在不改变圆箔热流计硬件结构和使用条件的前提下，实现了对流热流 的测量，测量方法简单可行，为圆箔热流计应用于对流热流的高精度测量提供了重要的技 术指导，具有非常好的应用前景。
[0060] 以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通 技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有 等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
【主权项】
1. 一种基于圆箔热流计的对流热流测量方法，其特征在于，包括： 建立圆箔热流计的对流热流测量数学模型，获得所述圆箔热流计的圆箔片温度分布函 数； 建立所述圆箔热流计的圆箔片中心温度与所述圆箔热流计的输出电动势的关联函 数； 测量所述圆箔热流计的输出电动势，基于所述圆箔片的温度分布函数和所述圆箔片中 心温度与所述圆箔热流计的输出电动势的关联函数，计算所述圆箔热流计测量的平均对流 热流密度。2. 如权利要求1所述的基于圆箔热流计的对流热流测量方法，其特征在于，所述圆箔 热流计的对流热流测量数学模型通过热量传递守恒方程建立。3. 如权利要求2所述的基于圆箔热流计的对流热流测量方法，其特征在于，所述建立 所述圆箔热流计的对流热流测量数学模型，获得所述圆箔热流计的圆箔片温度分布函数， 具体包括： 建立所述圆箔热流计的对流热流测量数学模型； 求解所述数学模型，得到所述圆箔热流计的圆箔片温度分布函数： T(r)-T〇= (T" -T〇) [l-I〇(m,r)/I〇(m,R)] 其中，I〇为〇阶修正的bessel函数；R为所述圆箔片的半径；T"为所述圆箔热流计测 量热环境的来流温度；I；为所述圆箔热流计的热沉体温度；r为半径位置变量；为组合物 性参数，且化=(h/|XS) 1/2, |是根据所述圆箔片的测点中心温度确定的常数；h为测 量热环境与所述圆箔片表面间的对流换热系数，S为所述圆箔片厚度，X为所述圆箔片的 导热系数。4. 如权利要求3所述的基于圆箔热流计的对流热流测量方法，其特征在于，所述圆箔 热流计的圆箔片中心温度与所述圆箔热流计的输出电动势的关联函数具体为： E=kAT(l+gAT) 其中，AT=T。-!；;!1。为所述圆箔片中心温度；E为所述圆箔热流计的输出电动势；k为 热电偶电动势的输出系数，g为热电偶电动势的输出系数的非线性修正项。5. 如权利要求4所述的基于圆箔热流计的对流热流测量方法，其特征在于，所述测量 所述圆箔热流计的输出电动势，基于所述圆箔片的温度分布函数和所述圆箔片中心温度与 所述圆箔热流计的输出电动势的关联函数，计算所述圆箔热流计测量的对流热流密度，具 体包括： 采集所述圆箔热流计的输出电动势E; 通过所述圆箔热流计的圆箔片中心温度与所述圆箔热流计的输出电动势的关联函数， 得到所述圆箔片中心温度； 基于上述圆箔片中心温度，根据所述圆箔片温度分布函数，计算组合物性参数&的 值，并根据所述组合物性参数&的值，计算所述对流热换系数h的值； 根据所述组合物性参数&的值和所述对流换热系数h的值，得到所述圆箔片对流热流 密度。6. 如权利要求5所述的基于圆箔热流计的对流热流测量方法，其特征在于，所述根据 所述组合物性参数&的值和所述对流换热系数h的值，得到所述圆箔片对流热流密度，具 体为： 建立圆箔片表面的平均对流热流密度函数：其中，AT=Te-T。，1为1阶修正的bessel函数； 根据所述组合物性参数&的值与所述对流换热系数h的值，基于所述平均对流热流密 度函数，计算所述平均对流热流密度q。
【专利摘要】本发明公开了一种基于圆箔热流计的对流热流测量方法，包括：建立圆箔热流计的对流热流测量数学模型，获得所述圆箔热流计的圆箔片温度分布函数；建立所述圆箔片中心温度与所述圆箔热流计的输出电动势的关联函数；测量所述圆箔热流计的输出电动势，基于所述圆箔片的温度分布函数和所述圆箔片中心温度与所述圆箔热流计的输出电动势的关联函数，计算所述圆箔热流计测量的平均对流热流密度。本发明不改变圆箔热流计硬件结构和使用条件，在未知对流热换系数的情况下，实现对流热流的精确测量。
【IPC分类】G01K17/06
【公开号】CN104913862
【申请号】CN201510268503
【发明人】符泰然, 宗安州, 庞传和
【申请人】清华大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月22日