塞塊式量熱計(jì)隔熱結(jié)構(gòu)的改進(jìn)與試驗(yàn)分析

朱新新, 楊慶濤, 王 輝, 楊 凱, 朱 濤

(中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心 超高速空氣動(dòng)力研究所, 四川 綿陽(yáng) 621000)

0 引 言

以電弧風(fēng)洞為代表的地面模擬試驗(yàn)設(shè)備能夠較好地模擬飛行器進(jìn)入大氣層的加熱過(guò)程[1-2]，用于其熱防護(hù)結(jié)構(gòu)[3-4]性能的考察，同時(shí)也能進(jìn)一步驗(yàn)證防護(hù)材料熱載荷設(shè)計(jì)與計(jì)算的合理性并加以改進(jìn)[5-7]。在地面模擬試驗(yàn)的眾多參數(shù)中，熱流無(wú)疑是最為關(guān)鍵的參數(shù)之一，其測(cè)量精準(zhǔn)度直接關(guān)系到流場(chǎng)模擬的準(zhǔn)確性[8]。

塞塊式量熱計(jì)[9]因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)試方便，經(jīng)常用于電弧加熱設(shè)備等超高聲速風(fēng)洞試驗(yàn)的熱流測(cè)量。塞塊式量熱計(jì)基于能量平衡原理，假定除了氣動(dòng)加熱面以外，其他面為絕熱壁面，但在實(shí)際應(yīng)用中很難保證其他面沒(méi)有任何熱傳遞，因此，如何最大程度地減少其他面的熱損失[10]成為了塞塊式量熱計(jì)研制的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

常見(jiàn)的用以減少熱損失的隔熱方式有兩種：一種是用隔熱材料制作隔熱套；另一種是在量熱基體和安裝結(jié)構(gòu)之間設(shè)計(jì)空氣隙。美國(guó)Ames Research Center的Nawaz等[11]比較研究了空氣隙、氣凝膠以及銅鎳合金等隔熱套(環(huán))對(duì)塞塊式量熱計(jì)的影響，證明了空氣隙隔熱性能較好；但同時(shí)也指出空氣隙結(jié)構(gòu)在平板、端頭和球頭試驗(yàn)中差異比較明顯[12]，因?yàn)樵诳諝庀吨袝?huì)形成不同情形的繞流，從而不同程度地影響測(cè)試結(jié)果；另外，空氣隙尺寸控制對(duì)工藝要求較高，與隔熱套結(jié)構(gòu)相比制作成本較高，使用也較為不便。中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心的楊慶濤等[13]將傳統(tǒng)隔熱套結(jié)構(gòu)塞塊式量熱計(jì)的隔熱套前段改進(jìn)設(shè)計(jì)為尖楔狀，以減小高溫氣流對(duì)隔熱套的燒損和側(cè)向傳熱，但所測(cè)熱流偏低9%～20%，因此在其文中基于該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了修正方法。中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院的許考等[14]也對(duì)此類隔熱套結(jié)構(gòu)塞塊式量熱計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，使量熱基體與待測(cè)模型安裝孔之間的前段存在一部分線接觸，但對(duì)后段未作改變，仍有較大部分隔熱材料與量熱基體直接接觸，所以測(cè)量結(jié)果比其文中給出的參考值偏低約10%～15%。上述兩種改進(jìn)方式都僅減少了前段少部分側(cè)向傳熱，而后段大部分的量熱基體會(huì)從側(cè)面和底部向溫度相對(duì)較低的隔熱材料傳熱，產(chǎn)生較多熱損失，測(cè)試結(jié)果都不同程度偏低。因此，本文對(duì)此類隔熱套結(jié)構(gòu)塞塊式量熱計(jì)的隔熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以減小這種熱損失，從而達(dá)到提高塞塊式量熱計(jì)測(cè)量精準(zhǔn)度的目的。

1 塞塊式量熱計(jì)隔熱結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

1.1 隔熱套結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

圖1為塞塊式量熱計(jì)測(cè)熱原理圖。中間圓柱體為塞塊式量熱計(jì)的量熱基體(材料一般為無(wú)氧銅)，其前表面置于熱流為q的高溫氣流中，后表面連著熱電偶，用于測(cè)量量熱計(jì)的溫升率，其整體安裝在理想的絕熱材料中。

基于能量平衡原理，可得到前表面熱流q的計(jì)算公式[5]：

(1)

其中，dT/dt為后表面的溫升率，ρ、cp和δ為量熱計(jì)基體材料的密度、比熱和長(zhǎng)度。

圖1 塞塊式量熱計(jì)測(cè)熱原理

圖2為傳統(tǒng)隔熱材料塞塊式量熱計(jì)的隔熱結(jié)構(gòu)和使用方式。將焊接有熱電偶的量熱基體塞入隔熱套，然后將其整體放入測(cè)試模型的預(yù)先開(kāi)孔中，再用可直接暴露于高溫氣流中的耐熱填充劑密封前端。如果耐熱填充劑和整個(gè)隔熱套都是絕熱的，就可直接根據(jù)式(1)得出表面熱流。但在實(shí)際測(cè)試中，量熱基體與隔熱套之間總會(huì)產(chǎn)生不可忽略的傳熱，傳熱量的大小與二者溫差、接觸面積以及接觸面的光滑度和緊密度有關(guān)。

圖2 傳統(tǒng)塞塊式量熱計(jì)結(jié)構(gòu)及其使用方式

在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，量熱基體與隔熱套接觸面積較大，會(huì)導(dǎo)致較大的熱損失。針對(duì)這一缺陷，在不破壞隔熱套外部結(jié)構(gòu)的前提下，將其內(nèi)部設(shè)計(jì)為中空結(jié)構(gòu)，如圖3(b)、(c)所示。中空結(jié)構(gòu)的軸向尺寸占比越大，量熱基體與隔熱套的接觸面積越小，側(cè)向傳熱就越少。與圖3(a)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，中空結(jié)構(gòu)有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是大幅度減小量熱基體與隔熱套的接觸面積；二是減小量熱基體與隔熱套的接觸緊密度。這兩點(diǎn)都有利于減少側(cè)向傳熱。一般風(fēng)洞試驗(yàn)使用圖3(c)結(jié)構(gòu)的隔熱套即可滿足要求，加工制作相對(duì)也更方便；對(duì)于某些壓力過(guò)高的流場(chǎng)，可以使用圖3(b)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以使隔熱套對(duì)量熱基體的緊固作用更強(qiáng)。

圖3 3種隔熱套結(jié)構(gòu)

1.2 封裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

將隔熱套設(shè)計(jì)為中空結(jié)構(gòu)后，側(cè)向傳熱會(huì)減少很多，但并未完全消除：一是側(cè)面仍有少部分隔熱材料、耐熱填充劑與量熱基體發(fā)生傳熱；二是量熱基體后表面也會(huì)和隔熱材料發(fā)生傳熱。以式(1)計(jì)算熱流，仍然會(huì)存在一定誤差。因此，在采用塞塊式量熱計(jì)測(cè)試熱流前，需要對(duì)其標(biāo)定以獲取修正系數(shù)，用修正系數(shù)對(duì)所測(cè)熱流進(jìn)行修正。

為使通過(guò)標(biāo)定獲取的修正系數(shù)能夠合理應(yīng)用于熱流測(cè)量，需使隔熱結(jié)構(gòu)在標(biāo)定、測(cè)試過(guò)程中盡量保持一致；而圖2所示的安裝方式并不能保證這一點(diǎn)。因?yàn)閳D2的安裝方式一般是先將塞塊式量熱計(jì)安裝在標(biāo)定設(shè)備中進(jìn)行標(biāo)定，然后再將其拆裝到測(cè)試模型中，而此時(shí)隔熱結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生改變：一是與隔熱套外表面直接接觸的材料和受熱情況發(fā)生了改變；二是受加工工藝限制，測(cè)試模型安裝孔尺寸與標(biāo)定設(shè)備安裝孔尺寸并不一致，從而導(dǎo)致接觸面的緊密度、光滑度等并不一致；三是耐熱填充劑需要重新制作、填充，并不是此前經(jīng)過(guò)標(biāo)定的填充劑。

因此，為將標(biāo)定時(shí)的隔熱結(jié)構(gòu)及其傳熱特性保留至測(cè)試環(huán)境中，在前述改進(jìn)隔熱套結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)增加了封裝殼，對(duì)塞塊式量熱計(jì)進(jìn)行封裝處理，如圖4所示。封裝殼前段設(shè)計(jì)為臺(tái)階孔，小孔直徑略大于量熱基體直徑，兩者之間的環(huán)縫灌封耐熱填充劑；大孔用于隔熱套的軸向、徑向限位，使量熱基體前表面與封裝殼端面平齊以及小孔與量熱基體之間的環(huán)縫均勻。封裝殼材料與量熱基體一致，這樣可使二者軸向上的傳熱特性相近，有利于減少側(cè)向傳熱。封裝殼后段的內(nèi)螺紋與螺釘配合，緊固整個(gè)結(jié)構(gòu)。

圖4 改進(jìn)的塞塊式量熱計(jì)隔熱結(jié)構(gòu)

2 塞塊式量熱計(jì)的數(shù)值計(jì)算分析

針對(duì)圖4的幾何結(jié)構(gòu)(量熱基體直徑為4mm,長(zhǎng)為7mm)，對(duì)改進(jìn)后的隔熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算分析和優(yōu)化?；诟道锶~定律，以有限元分析軟件建立了如圖5所示的軸對(duì)稱一維傳熱計(jì)算模型。其中，各元件無(wú)相互接觸的表面部分視為絕熱面，熱載荷為輻射加熱，無(wú)對(duì)流換熱。由于溫度不高，忽略各元件自身的輻射熱損失。起始溫度300K，加熱時(shí)間均為1.5s。

圖5 塞塊式量熱計(jì)的數(shù)值計(jì)算模型

量熱基體(銅)、封裝殼(銅)前端間隙之間的耐熱填充劑的主要成分為氧化鋁，則間隙寬度即為氧化鋁的徑向?qū)挾萪Al2O3。量熱基體的側(cè)面和后表面以玻璃鋼套與封裝殼隔開(kāi)。定義銅與氧化鋁、銅與玻璃鋼(FRP)、氧化鋁與玻璃鋼之間的接觸熱阻分別為RCu-Al2O3，RCu-FRP，RAl2O3-FRP。接觸熱阻與材料表面粗糙度和壓力大小有密切關(guān)系，且不易測(cè)量。根據(jù)文獻(xiàn)[15]，預(yù)估3個(gè)接觸熱阻為10-3m2·K/W量級(jí)。為充分考察其影響程度，數(shù)值計(jì)算時(shí)可放大或縮小一個(gè)數(shù)量級(jí)。本文選擇1×10-2、2×10-2、1×10-3、2×10-3和1×10-4m2·K/W等5個(gè)接觸熱阻值進(jìn)行仿真對(duì)比。

第一步，考察耐熱填充劑對(duì)熱流測(cè)試的影響。填充劑深度(軸向)越小，則側(cè)向傳熱面積越小，但綜合考慮機(jī)械強(qiáng)度、熱防護(hù)等因素，深度不宜過(guò)小，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)將其取值為1mm。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)考察填充劑氧化鋁的徑向?qū)挾纫约把趸X與銅基體的接觸熱阻。

填充劑寬度不宜過(guò)小，否則易受加工精度和同軸度偏差影響，導(dǎo)致銅基體和封裝殼直接接觸；但也不宜過(guò)大，否則易被高速氣流吹出間隙，影響模型表面氣流加熱效果。本文重點(diǎn)考察0.15、0.20和0.25mm等3個(gè)寬度。

將氧化鋁與玻璃鋼、銅與玻璃鋼之間的接觸近似為絕熱接觸，即將其接觸熱阻設(shè)為較大值，令RAl2O3-FRP=RCu-FRP=1×10-2m2·K/W。當(dāng)輸入熱流為1MW/m2時(shí)，數(shù)值計(jì)算結(jié)果如圖6所示。圖中，橫軸為銅與氧化鋁的接觸熱阻倒數(shù)，值越大，則接觸熱阻越??；縱軸為計(jì)算熱流偏差ERAl2O3，表示后表面計(jì)算得到的熱流值與前表面輸入熱流值的偏差百分比。

圖6 RCu-Al2O3對(duì)熱流輸出的影響

從圖6可知：在同一接觸熱阻條件下，隨著氧化鋁填充劑變寬，計(jì)算熱流偏差略微變大；在填充劑為同一寬度時(shí)，計(jì)算熱流偏差隨接觸熱阻變化而出現(xiàn)一定波動(dòng)，但波動(dòng)較小?？偟膩?lái)看，當(dāng)接觸熱阻在1×10-3m2·K/W附近波動(dòng)時(shí)，填充劑寬度和接觸熱阻對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較小。基于以上結(jié)果，本文將氧化鋁寬度設(shè)為0.20mm。

第二步，在確定了耐熱填充劑寬度后，對(duì)兩種隔熱套結(jié)構(gòu)對(duì)熱流輸出的影響進(jìn)行對(duì)比研究。圖7是采用傳統(tǒng)隔熱套結(jié)構(gòu)(圖3(a))的計(jì)算結(jié)果(模型仍為軸對(duì)稱計(jì)算模型)，圖8是改進(jìn)隔熱套(圖3(c))的計(jì)算結(jié)果。圖7、8的橫軸均為銅與玻璃鋼的接觸熱阻的倒數(shù)，縱軸均為后表面計(jì)算熱流值與前表面輸入熱流值的偏差百分比。根據(jù)模型結(jié)構(gòu)和圖6可知，氧化鋁與玻璃鋼、銅與氧化鋁之間的接觸熱阻影響較小，均設(shè)為中間值1×10-3m2·K/W。

圖7 傳統(tǒng)隔熱結(jié)構(gòu)RCu-FRP對(duì)熱流輸出的影響

Fig.7EffectsofRCu-FRPonheatfluxinthetraditionalinsulatingstructure

從圖7可知：在同一接觸熱阻條件下，不同輸入熱流值所引起的偏差百分比相差不大(圖8也是如此)；同一輸入熱流條件下，計(jì)算熱流偏差會(huì)隨著熱阻減小而呈明顯增大趨勢(shì)(從2%增大到20%)。在RCu-FRP=1×10-3m2·K/W時(shí)，偏差百分比約9%。由此可見(jiàn)，在傳統(tǒng)隔熱結(jié)構(gòu)中，RCu-FRP的變化對(duì)計(jì)算熱流偏差有較大影響，原因就是銅基體和隔熱套接觸面積較大，裝配時(shí)不同的光滑度和緊密度能帶來(lái)較大的側(cè)向傳熱變化。而在圖8中，同一輸入熱流條件下，隨著接觸熱阻減小，計(jì)算熱流偏差變化較小，在RCu-FRP=1×10-3m2·K/W時(shí)，偏差百分比僅有約2.5%。由此可見(jiàn)，改進(jìn)隔熱結(jié)構(gòu)能夠大幅度減小熱損失，有利于避免因裝配等因素造成的熱損失波動(dòng)，減小不同塞塊式量熱計(jì)測(cè)試性能的個(gè)體差異。

圖8 改進(jìn)隔熱結(jié)構(gòu)RCu-FRP對(duì)熱流輸出的影響

Fig.8EffectsofRCu-FRPonheatfluxintheimprovedinsulatingstructure

結(jié)合圖8的計(jì)算結(jié)果，對(duì)圖5的數(shù)值計(jì)算模型作兩點(diǎn)說(shuō)明：

(1) 數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，隔熱套前端內(nèi)側(cè)與銅基體直接接觸面積越小(軸向長(zhǎng)度越短)，計(jì)算熱流偏差百分比就越小。但隔熱套前端還有夾持固定銅基體、保持同軸度的作用，太短則夾持力度減小，綜合權(quán)衡取較優(yōu)長(zhǎng)度1mm。

(2) 圖5是圖4的簡(jiǎn)化模型，并未體現(xiàn)一些較小的影響因素：一是未體現(xiàn)隔熱套底面中心的一個(gè)穿線孔(在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，該孔會(huì)用少許高溫膠進(jìn)行填充，以加固熱電偶焊點(diǎn))。在圖5中，以隔熱套的玻璃鋼代替了高溫膠(兩者熱導(dǎo)率都較低)。二是未考慮螺釘與隔熱套、螺釘與封裝殼、熱電偶和銅基體之間的相互換熱以及輻射換熱，因?yàn)橥~基體與隔熱套之間的換熱相比，這些換熱均是小量。

3 基于熱流標(biāo)定的性能評(píng)估

3.1 建立評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

基于熱流標(biāo)定原理[16]，給出塞塊式量熱計(jì)測(cè)試性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)，即單個(gè)塞塊式量熱計(jì)的準(zhǔn)度和多個(gè)塞塊式量熱計(jì)的精度。中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心超高速空氣動(dòng)力研究所的弧光燈熱流標(biāo)定系統(tǒng)[17]由氙燈、橢球鏡和積分器等部件構(gòu)成，能夠?yàn)闊崃鳂?biāo)定提供穩(wěn)定、均勻、可控的輻射光源[18]。標(biāo)定時(shí)與經(jīng)過(guò)溯源校準(zhǔn)的商用戈登計(jì)比對(duì)，以獲取被標(biāo)傳感器的修正系數(shù)。

修正系數(shù)獲取方式如下：在一定熱流范圍內(nèi)，選取不少于5個(gè)不同的熱流狀態(tài)，在每個(gè)熱流狀態(tài)下分別得到標(biāo)準(zhǔn)戈登計(jì)的測(cè)量熱流(縱軸)和塞塊式量熱計(jì)的測(cè)量熱流(橫軸)，然后對(duì)其進(jìn)行線性擬合(線性擬合后的殘差平方和不小于0.999)，其斜率即為修正系數(shù)η。由于總有側(cè)向傳熱存在，修正系數(shù)η的值總是大于1。修正系數(shù)越接近1，塞塊式量熱計(jì)測(cè)量偏差越小，其準(zhǔn)度越高。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，較為真實(shí)的輸入熱流qin應(yīng)等于計(jì)算熱流qc乘以修正系數(shù)η,即：

qin=qc·η

(2)

在考察整個(gè)模型表面熱流分布的工程實(shí)際應(yīng)用中，很多大模型需要上百個(gè)塞塊式量熱計(jì)。若塞塊式量熱計(jì)個(gè)體差異較大(表現(xiàn)為η差別大)，則每個(gè)塞塊式量熱計(jì)都需要標(biāo)定，工作量很大；而且使用時(shí)需“對(duì)號(hào)入座”，測(cè)試安裝和后期數(shù)據(jù)處理較為不便。因此，有必要減小這種個(gè)體差異，提高多個(gè)塞塊式量熱計(jì)的測(cè)量精度，以達(dá)到可以不加區(qū)分地使用同一個(gè)修正系數(shù)的目的，從而極大地方便標(biāo)定試驗(yàn)和熱流測(cè)量，提高效率，節(jié)省成本。

假設(shè)對(duì)某批次n個(gè)塞塊式量熱計(jì)進(jìn)行抽樣標(biāo)定，可定義該批次塞塊式量熱計(jì)修正系數(shù)η為：

(3)

其中，ηi為第i個(gè)(i=1,2，,n)塞塊式量熱計(jì)的修正系數(shù)?；跇O差概念，定義該批次塞塊式量熱計(jì)的測(cè)量精度ξ(≥0)為：

(4)

ξ越接近0，表明該批次塞塊式量熱計(jì)精度越高。

3.2 標(biāo)定試驗(yàn)與結(jié)果討論

加工制作了傳統(tǒng)隔熱結(jié)構(gòu)和改進(jìn)結(jié)構(gòu)的塞塊式量熱計(jì)各10支，量熱基體直徑為4mm,長(zhǎng)為7mm，如圖9所示。圖9(a)為傳統(tǒng)隔熱結(jié)構(gòu)，內(nèi)部配備的是傳統(tǒng)隔熱套；圖9(b)是改進(jìn)隔熱結(jié)構(gòu)，配備的是改進(jìn)后的中空結(jié)構(gòu)隔熱套和新設(shè)計(jì)的封裝殼。

圖10 塞塊式量熱計(jì)修正系數(shù)分布

4 風(fēng)洞試驗(yàn)考核與結(jié)果討論

為進(jìn)一步考察改進(jìn)塞塊式量熱計(jì)的實(shí)用性，在某電弧風(fēng)洞中開(kāi)展了考核試驗(yàn)。試驗(yàn)使用了兩個(gè)半徑為35mm的平頭模型，如圖11所示。兩個(gè)平頭模型外形尺寸完全一致，邊緣圓角半徑為5mm。圖11(a)平頭模型為不銹鋼材料，安裝塞塊式量熱計(jì)；圖11(b)為無(wú)氧銅材料，內(nèi)部設(shè)計(jì)為水冷結(jié)構(gòu)，安裝水冷戈登計(jì)。圖中的1、2、3號(hào)為塞塊式量熱計(jì)，量熱基體直徑為4mm，長(zhǎng)為7mm，經(jīng)標(biāo)定獲得其共同修正系數(shù)為1.036；4號(hào)為水冷戈登計(jì)[19]，熱流感應(yīng)面直徑為2mm，標(biāo)定后的靈敏度系數(shù)為1.1955MW·m-2/mV。

共考核3個(gè)試驗(yàn)狀態(tài)，每個(gè)試驗(yàn)狀態(tài)重復(fù)3次，共計(jì)9次試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖12所示，橫軸為試驗(yàn)次數(shù)，縱軸為4支熱流傳感器測(cè)得的熱流值。從3個(gè)角度分析塞塊式量熱計(jì)在風(fēng)洞試驗(yàn)中的測(cè)試性能：

(a) (b)

(1) 在每個(gè)試驗(yàn)狀態(tài)下，3個(gè)塞塊式量熱計(jì)的3次重復(fù)測(cè)量值都比較接近，其重復(fù)性精度值依次為0.51%、1.62%和2.42%，說(shuō)明單個(gè)塞塊式量熱計(jì)重復(fù)性精度較高。另外，在同一狀態(tài)下，2、3號(hào)測(cè)量值明顯高于1號(hào)，其趨勢(shì)較好地反應(yīng)了平頭模型熱流分布規(guī)律[20](從圓心往圓周方向，半徑越大熱流越高)。

(2) 2、3號(hào)可視為熱流對(duì)稱位置測(cè)點(diǎn)(與圓心距離均為12mm，流場(chǎng)絕對(duì)均勻的理想狀況下兩者的熱流測(cè)量值應(yīng)該相同)，在3個(gè)不同狀態(tài)下的測(cè)量偏差分別為0.34%、2.43%和1.52%，說(shuō)明不同塞塊式量熱計(jì)在風(fēng)洞試驗(yàn)中個(gè)體差異較小、性能穩(wěn)定。

(3) 1號(hào)塞塊式量熱計(jì)和4號(hào)戈登計(jì)所測(cè)熱流均為平頭模型中心點(diǎn)熱流。塞塊式量熱計(jì)感應(yīng)面直徑為4mm，戈登計(jì)為2mm。僅從感應(yīng)面尺寸和平頭模型熱流分布規(guī)律看，塞塊式量熱計(jì)測(cè)量值應(yīng)略高于戈登計(jì)；但在3個(gè)狀態(tài)下，塞塊式量熱計(jì)比戈登計(jì)測(cè)試結(jié)果分別偏低3.6%、2.8%和3.7%，導(dǎo)致這一結(jié)果的原因尚不明確，可能與兩種傳感器的測(cè)熱原理以及傳感器表面催化氧化程度有一定關(guān)系；但兩者偏差的絕對(duì)量并不大(小于4.0%)，能夠較好地說(shuō)明塞塊式量熱計(jì)在風(fēng)洞熱流測(cè)量中的準(zhǔn)確性和可信性。

圖12 風(fēng)洞試驗(yàn)考核結(jié)果

5 結(jié) 論

綜合以上傳熱分析、數(shù)值計(jì)算、熱流標(biāo)定以及風(fēng)洞考核試驗(yàn)結(jié)果，得到以下結(jié)論：

(1) 相比傳統(tǒng)隔熱套，改進(jìn)后的中空結(jié)構(gòu)隔熱套能夠較大程度降低側(cè)向傳熱及其不穩(wěn)定性。

(2) 新設(shè)計(jì)的封裝殼結(jié)構(gòu)能夠?qū)崃鳂?biāo)定時(shí)的塞塊式量熱計(jì)內(nèi)部隔熱結(jié)構(gòu)完整保留到測(cè)試環(huán)境中，且方便尺寸控制和加工制作。

(3) 改進(jìn)后的塞塊式量熱計(jì)重復(fù)性精度高、個(gè)體差異小、測(cè)試性能穩(wěn)定、熱流測(cè)量數(shù)據(jù)可靠。