复合材料结构表面薄膜热流传感器传热分析及性能优化

• 作者: 李尧 侯传涛 任方 刘宝瑞 贾洲侠 王龙
• 来源期刊: 强度与环境
• 学科: 航空航天
• 关键词: 热流测量 薄膜传感器 复合材料结构 传热分析
• 年，卷（期）: 2020,（6）
• 所属期刊栏目: 结构强度
• 页码范围: 1-7
• 页数: 7页
• 分类号: V443
• 语种: 中文
• DOI: 10.19447/j.cnki.11-1773/v.2020.06.001

摘要

薄膜热流传感器的性能与待测结构的物理和几何特性密切相关.基于一维传热近似和有限元分析,本文系统地研究了位于C/SiC复合材料平板结构表面、厚度小于100μm的薄膜热流传感器在热流作用下的热响应规律.计算发现传感器与C/SiC复合材料结构界面的高效热交换使瞬态响应时间达到毫秒级;瞬态响应时间正比于热阻层厚度,与热流的大小无关;当给定热电系数,传感器灵敏度取决于冷热端温度差,而后者随着热阻层厚度的增加而线性增加,随着基底厚度的增加而减小;相较于使用温度差的收敛值,利用冷热端温度差的响应峰值与热流载荷间关系,有利于提高传感器的灵敏度和响应速度.本文结果可以指导高性能薄膜热流传感器的优化设计.