[发明专利]一种测量变温热障涂层壁面瞬态热流密度的装置与方法

权利要求书

1.一种测量变温热障涂层壁面瞬态热流密度的装置，其特征在于，包括热电偶安置孔(6)、待测壁面(7)、高频热电偶(23)和低频热电偶(24)；待测壁面(7)包括热障材料涂层和壁面装置(30)；热障材料涂层涂覆在壁面装置(30)上；所述壁面装置(30)上靠近热障材料涂层侧开设有热电偶安置孔(6)；

所述热电偶安置孔(6)内置有高频热电偶(23)；所述高频热电偶(23)用来测量热障材料涂层与壁面装置(30)交界处的温度，所述低频热电偶(24)用来测量壁面装置(30)的温度。

2.根据权利要求1所述的测量变温热障涂层壁面瞬态热流密度的装置，其特征在于，所述壁面装置(30)设置在壁面支撑体(20)的一端，壁面支撑体(20)上设置有壁面装置(30)端设置在燃烧弹(31)内，且置于喷油嘴(32)下方；壁面装置(30)下方连通有连接软管(33)，通过连接软管(33)将冷气通入到壁面装置(30)上开设的进气孔(1)内从而冷却壁面装置(30)。

3.根据权利要求2所述的测量变温热障涂层壁面瞬态热流密度的装置，其特征在于，所述壁面支撑体(20)外侧包裹有保温层(19)。

4.根据权利要求1所述的测量变温热障涂层壁面瞬态热流密度的装置，其特征在于，所述壁面装置(30)下方设置有肋片(4)；所述壁面装置(30)上设置肋片(4)侧设置有隔板(5)；所述隔板(5)上开设有出气口(3)。

5.根据权利要求1所述的测量变温热障涂层壁面瞬态热流密度的装置，其特征在于，还包括干冰冷却罐(14)，所述干冰冷却罐(14)用来冷却空气；所述干冰冷却罐(14)外设置有干冰冷却罐保温层(18)，所述干冰冷却罐(14)内设置有Z字形换热管道(17)和干冰网罩(16)；所述干冰网罩(16)用来置放干冰。

6.根据权利要求5所述的测量变温热障涂层壁面瞬态热流密度的装置，其特征在于，空气压缩机(8)将气体通过管道输送到安装有空气入口阀门(11)的第一导气管(35)和安装有干冰冷却罐入口阀门(10)的第二导气管(35)内；进入第二导气管(35)的气体经换热管道(17)在干冰冷却罐(14)冷却后进入导热管(34)最终进入连接软管(33)；所述第一导气管(35)与连接软管(33)也相通；分别通过控制空气入口阀门(11)和冷却气出口阀门(13)的开闭来控制进入连接软管(33)的气体量。

7.根据权利要求5所述的测量变温热障涂层壁面瞬态热流密度的装置，其特征在于，所述干冰冷却罐(14)的壁面和连接软管(33)的壁面均采用双层结构，所述干冰冷却罐(14)和连接软管(33)的壁面两层间均抽成真空。

8.根据权利要求1所述的测量变温热障涂层壁面瞬态热流密度的装置，其特征在于，所述壁面装置(30)与壁面支撑体(20)通过螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的测量变温热障涂层壁面瞬态热流密度的装置的方法，其特征在于，应用低频热电偶(24)反馈壁面装置(30)温度，通过阀门组合调节，控制经过干冰存储罐(14)的低温空气流量在总体通入壁面装置(30)空气流量比例来控制不同容弹环境工况下的壁面装置(30)的目标温度；其中，目标温度为模拟的发动机壁面温度；

在目标温度条件下，高频热电偶(23)将测得的热障材料涂层与壁面装置(30)交界处的温度数据传递给计算机，然后逆导热计算获得热障材料涂层表面的热流密度。

10.根据权利要求9所述的测量变温热障涂层壁面瞬态热流密度的装置的方法，其特征在于，在试验进行过程中，应用低频热电偶(24)实时检测壁面装置(30)温度，通过调节压缩机阀门(9)、干冰冷却罐入口阀门(10)、空气入口阀门(10)和冷却气出口阀门(13)的开度，控制通入壁面(13)空气的流量以及经过干冰冷却罐(14)空气的比例使得金属壁面(14)温度达到目标温度。