热流传感器传热特性电弧风洞实验及数值模拟

作者：周凯; 欧东斌; 张仕忠^*; 李进平

来源：气体物理, 2022, 7(04): 83-90.

DOI：10.19527/j.cnki.2096-1642.0945

• 高超声速
• 电弧风洞
• 塞式量热计
• 同轴热电偶
• 热流密度

高超声速飞行器面临剧烈的气动加热环境，电弧风洞是飞行器防热材料地面考核筛选的主力设备。热流密度是电弧风洞重要的模拟参数之一，需要进行准确有效的测量。针对电弧风洞气流环境特点，开展传统塞式量热计和新型同轴热电偶的对比测热试验，并采用数值模拟对两种热流传感器的传热特性进行了分析。在电弧风洞平板自由射流试验热流密度分布在0～1 100 kW/m2范围内，同轴热电偶的热流密度测试试验结果相对塞式量热计偏低10%～15%。数值模拟结果表明，塞式量热计本身结构热物性参数不匹配会导致热流密度测量数值偏高至少10%,而同轴热电偶测量数值偏高最大仅为2.19%,相对塞式量热计具备更高的测量精度。同时，电弧风洞中不同材质热流密度测试模型使用同轴热电偶进行测热试验时，需要在同轴热电偶同模型之间增加适当厚度的不锈钢套以满足传感器周围环境的热匹配。

• 单位
  中国航天空气动力技术研究院; 中国科学院力学研究所