华中科技大学江普庆获国家专利权
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龙图腾网获悉华中科技大学申请的专利一种局部对流换热系数的测量方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118777366B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410763998.4,技术领域涉及:G01N25/20;该发明授权一种局部对流换热系数的测量方法及系统是由江普庆;陈韬设计研发完成,并于2024-06-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种局部对流换热系数的测量方法及系统在说明书摘要公布了:本发明属于热物性测量相关技术领域,其公开了一种局部对流换热系数的测量方法及系统,方法包括:采用表面镀有金属膜的透明低导热材料作为与流体进行对流换热的壁面;采用经方波函数调制的泵浦激光穿过透明低导热材料对金属膜进行加热,同时采用探测光对金属膜进行探测获得探测信号,并对其进行处理获得实验测量温度信号;基于双层结构建立双向热扩散方程,并以金属膜表面对流换热作为边界条件,求解获得模拟温度信号;以实验测量温度信号和模拟温度信号偏差最小为目标,采用模拟温度信号对实验测量温度信号进行拟合,获得待测对流换热系数。本申请能够准确测量大于100Wm2·K范围的局部对流换热系数,空间分辨率小于0.1mm,测量误差小于10%。
本发明授权一种局部对流换热系数的测量方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种局部对流换热系数的测量方法,其特征在于,包括: S1:采用表面镀有金属膜的透明低导热材料作为与流体进行对流换热的壁面,流体与金属膜直接接触,进而流体流过金属膜表面产生对流换热; S2:采用经方波函数调制的泵浦激光穿过所述透明低导热材料对所述金属膜进行加热,同时采用探测光对所述金属膜进行探测获得探测信号,并对所述探测信号进行处理获得实验测量温度信号; S3:基于壁面的双层结构建立双向热扩散方程,并以金属膜表面对流换热作为边界条件,求解获得模拟温度信号; S4:以实验测量温度信号和模拟温度信号偏差最小为目标,采用模拟温度信号对所述实验测量温度信号进行拟合,获得待测对流换热系数; 步骤S3具体为: S31:求解频域上基于壁面双层结构的双向热扩散方程,并在金属膜表面对流换热的边界条件约束下,获得温度响应的格林函数; S32:在双层结构的中间界面处施加预设热流密度,将所述预设热流密度与所述格林函数乘积获得金属膜温度在频域上的表达式; S33:对金属膜温度在频域上的表达式进行傅里叶和汉克尔逆变换,进一步采用半径为的探测光对金属膜温度进行加权平均探测,获得传热模型,对所述传热模型进行求解获得时域上的模拟温度信号; 所述传热模型为: 其中,为金属膜随时间t变化的温度信号,为金属膜吸热层吸收的泵浦光功率,为投射至金属膜表面的探测光功率,为金属膜表面的热反射系数,R为金属膜表面的反射率,为温度响应的格林函数,和是频域上的变量,分别对应于时域的空间变量和时间变量;,为泵浦激光的方波调制频率,是泵浦激光和探测光的光斑半径的均方根值,为虚数单位,为取复数z的实部,=1,2,3…; 其中,格林函数为: 其中,,和分别为材料热导率和比热容,脚标1和2分别对应金属膜和透明低导热材料,L为金属膜厚度,G为金属膜和透明低导热材料之间的界面热导,为对流换热系数,即待测量。
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