基于激光点热源非稳态传热模型测固体材料热物性参数

作     者：陈清华 高伟 苏国用 关维娟 秦汝祥 季家东 马杨斌 CHEN Qinghua;GAO Wei;SU Guoyong;GUAN Weijuan;QIN Ruxiang;JI Jiadong;MA Yangbin

作者机构：安徽理工大学省部共建深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学矿山智能装备与技术安徽省重点实验室安徽淮南232001 达姆施塔特工业大学材料科学学院德国达姆施塔特D-64287 

出 版 物：《上海交通大学学报》 (Journal of Shanghai Jiaotong University)

年 卷 期：2021年第55卷第4期

页      面：471-479页

核心收录：

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划(2018YFC0807900) 国家自然科学基金(51874007) 安徽省高等学校自然科学研究重点项目(KJ2018A0080) 

主　　题：激光点热源 非稳态传热模型 镜像热源原理 固体材料 热物性参数 

摘      要：提出一种基于激光点热源非稳态传热模型测各向同性固体材料热物性参数的新方法.引入镜像热源理论修正绝热边界对测点温升的影响,建立数学模型,利用数值解法结合计算机编程计算材料导热系数和热扩散率,并研制了热物性测试系统.利用真空泵获得试样容器内的低真空环境,由激光发生器发射激光束加热试样一角,温度传感器测量试样上表面温度,通过无线信号发射单元监测温度变化情况.对硼硅玻璃(Pyrex7740)、大理石、硅藻土耐火砖、硅砖和锆质砖进行热物性综合测试.结果表明:前4种导热系数相对较低的试样的测试值与参考值的相对偏差最大不超过2.76%,测试精度较高.导热系数相对较大的锆质砖的测试值与参考值的相对偏差达到了6.38%,测试精度较低.测试系统不确定度分析也表明,被测试样导热系数越大,测试值与真值间的可信度越低,本装置更适用于导热系数小于3.0 W/(m·K)的固体材料.