[发明专利]一种不规则样品导热性能测试方法

权利要求书

1.一种不规则样品导热性能测试方法，其特征在于：测试过程包括如下三个步骤：

步骤1：将待测样品放置在环境Env0中，Env0为恒温环境，温度记为T0；待测样品在环境Env0中保持足够时间，直到待测样品温度为T0且各处温度均匀；

步骤2：将待测样品快速转移到环境Env1中，Env1为恒温强对流环境；Env1的温度与Env0温度不同，记温度为T1；Env1中待测样品表面换热系数hs1应尽量大；待测样品在环境Env1中保持一段时间并与环境进行热交换，该保持时间timTx的取值应使该时间段中待测样品平均温度变化与T1-T0的绝对值的比值在0.2-0.8之间；

步骤3：将待测样品快速转移到环境Env2中并保持一段时间；保持时间timAd应足够大，以使待测样品内部温度基本趋于一致为宜；环境Env2中待测样品表面应尽量接近绝热；测量并记录待测样品进入Env2后表面温度随时间的变化过程Ts(t)；

测试结束后，根据测试过程中的参数和记录的数据，包括T0、T1、timTx、Ts(t)，使用特征量评估待测样品导热性能，或者基于等效传热模型反演计算待测样品等效导热系数；

评估待测样品导热性能所用特征量为待测样品在步骤2中的散热量，计算如下：(1)计算Ts(t)的最大值，记为Tsm；(2)按照如下公式计算散热量RatioLoss：

或

评估待测样品导热性能所用特征量计算如下：计算步骤3中待测样品从进入Env2到表面温度达到Tch的最短时间，将其作为特征量，温度Tch为：

Tch＝T1+(T0-T1)·C

其中参数C是预先设定的固定参数，取值在0～1之间；

所述基于等效传热模型反演计算待测样品等效导热系数具体是：

建立测试模型如下：

样品内部：

边界：如果0τ100

边界：如果τ＝100

初始状态：T＝T0，当τ＝0

式中ρ表示待测样品平均密度；C表示等效比热容；k表示等效导热系数，是需要反演估计的未知量；hs1是步骤2中循环水浴中的待测样品表面等效换热系数，hs2是步骤3中待测样品在空气中的表面等效换热系数；x、y、z表示空间坐标，τ表示时间，T表示待测样品温度的时空演变，n表示6个表面垂直向里的方向。

2.根据权利要求1所述测试方法，其特征在于：使用热物性参数已知的材料，制作几何尺寸与待测样品一致的参考样品；使用参考样品进行和待测样品完全相同的测试，然后根据参考样品测试时步骤3记录的表面温度曲线，反演计算步骤2中的样品表面换热系数hs1作为标定结果，再将hs1应用于待测样品测试的导热系数反演计算。

3.根据权利要求1所述测试方法，其特征在于：执行步骤3时，环境Env2为自然对流环境，该环境中待测样品表面等效换热系数hs2采用如下方法标定并应用于待测样品导热系数反演计算：使用导热性能良好的材料制作与待测样品尺寸相近的两个参考样品；将一个电热片夹在两个参考样品中间，以类似于待测样品测试时的姿态放置在步骤3的环境Env2中，保持恒定功率持续加热，功率设置依据是使参考样品达到稳态时的表面温度与待测样品测试步骤3中表面温度相当；当参考样品达到热平衡后，记录加热功率Q、参考样品表面平均温度Tr、环境温度Ta，以及样品总表面积S，表面换热系数hs2的标定结果为：hs2＝Q/((Tr-Ta)*S)。