[发明专利]一种测量柱状隔热材料热物性的方法

权利要求书

1.一种测量柱状隔热材料热物性的方法，该方法用于通过测量被测样品中一个点的温度变化，确定正交各向异性隔热材料径向热导率、轴向热导率和体积热容的方法，其特征在于：对高度为0.01m～0.05m、半径为0.01m～0.10m的柱状正交各向异性隔热材料，建立了特定形式热干扰作用下的二维传热模型；具体步骤如下：

步骤1：建立特定形式热干扰作用下，柱坐标下正交各向异性隔热材料的二维传热模型的控制方程式式1，如下所示：

其初始条件和边界条件，如下所示：

T(r,z,τ)|_τ＝0＝T₀(式2a)，

T(r,z,τ)|_z→∞＝T₀(式2c)，

式中，T为温度；T₀为环境温度；τ为时间；λ_r为样品径向热导率、λ_z为样品轴向热导率、ρ为被测试样品的密度，C_p为样品定压比热；q为平面热源热流密度；R₁为热源半径；R₂为试样半径，r为径向坐标，z为轴向坐标；h为样品与环境之间的综合传热系数；

步骤2：采用解析方法求解柱状正交各向异性隔热材料内的温度变化；

步骤3：计算参数的灵敏度系数，进行灵敏度分析；

步骤4：实时采集温度的瞬态响应数据；

步骤5：应用参数估计方法，确定柱状正交各向 异性隔热材料的轴向热导率、径向热导率以及体积热容量。

2.如权利 要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1的传热模型，隐含认为是二维轴对称模型，所述特定形式的热干扰为阶跃热流。

3.如权利 要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中的解析求解方法中，采用Laplace变换和Hankel变换对控制方程、初始条件和边界条件进行了转换，然后通过解析求解的方法，获得了频域中被测样品内部温度场分布的解析解，在此基础上，进行Laplace反变换，最终求解得到正交各向异性隔热材料内的温度变化在时域中的解析解。

4.如权利 要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中的热参数β_j的灵敏度系数为“无因次”的灵敏度系数：

式中：X^*为灵敏度系数，β为待估参数，T为绝对温度，i为整个测试时间范围内的第i个采样时刻，j为第j个待估参数；

灵敏度分析包括下列步骤：

a、计算各热特性参数的灵敏度系数；

b、确定待估参数的灵敏度系数之间的相关性。

5.如权利 要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5中的参数估计方法是采用L-M方法进行参数估计，采用被测样品中一个点的温度变化数据对多个的热物性参数进行估计，最终同时确定正交各向异性隔热材料的径向热导率、轴向热导率和体积热容。