[发明专利]一种桥梁表面热边界条件测试系统及方法

权利要求书

1.一种桥梁表面热边界条件测试系统，其特征在于，包括：

环境参数采集装置，其用于采集环境参数，环境参数包括桥址区环境风速、桥址区环境温度和桥址区环境辐射值；

试验参数采集装置，其用于采集试验参数，试验参数包括无光照且无空气流动条件下的桥梁表面温度、有光照且无空气流动条件下的桥梁表面温度、无光照且有空气流动条件下的桥梁表面温度；

数据处理单元(5)，其根据环境参数和试验参数，计算对流换热系数、辐射换热系数以及等效环境温度；

对流换热系数的计算公式为：

其中，h_w为对流换热系数，c为空气的比热容，ρ为空气的密度，U为i时刻的桥址区环境风速，T_i为i时刻无光照且有空气流动条件下的桥梁表面温度，T_i-st为i-st时刻无光照且有空气流动条件下的桥梁表面温度，st为时间步长，T₀为i时刻的桥址区环境温度；

辐射换热系数的计算公式为：

其中，h_f为辐射换热系数，C为Stefan-Boltzmann常数，ε为辐射发射系数，T₁为i时刻有光照且无空气流动条件下的桥梁表面温度，T_t为摄氏温度与热力学温度的差值，T₀为i时刻的桥址区环境温度；

等效环境温度的计算公式为：

其中，T₂为等效环境温度，T₃为i时刻无光照且无空气流动条件下的桥梁表面温度，α为桥面板的辐射吸收系数，I为i时刻的桥址区环境辐射值。

2.根据权利要求1所述的桥梁表面热边界条件测试系统，其特征在于，所述环境参数采集装置包括设置在桥址区的风速传感器(2)、第一温度传感器(3)和辐射传感器(4)。

3.根据权利要求1所述的桥梁表面热边界条件测试系统，其特征在于，所述试验参数采集装置包括第二温度传感器(6)、第三温度传感器(7)和第四温度传感器(8)，所述第二温度传感器(6)、第三温度传感器(7)和第四温度传感器(8)外分别设置有反光密闭罩(11)、透明密闭罩(10)和反光透风罩(9)。

4.根据权利要求3所述的桥梁表面热边界条件测试系统，其特征在于，所述第二温度传感器(6)、第三温度传感器(7)和第四温度传感器(8)等间距设置在桥梁表面(1)横向跨中位置。

5.一种权利要求1-4任一项所述的桥梁表面热边界条件测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采集桥址区环境风速、桥址区环境温度和桥址区环境辐射值；

S2：采集无光照且无空气流动条件下的桥梁表面温度、有光照且无空气流动条件下的桥梁表面温度、无光照且有空气流动条件下的桥梁表面温度；

S3：根据环境参数和试验参数，计算桥梁表面的对流换热系数、辐射换热系数以及等效环境温度。

6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，桥面板由钢材制成，桥面板的辐射吸收系数α＝0.64。