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原文传递一种壁面切应力测量方法

专利名称：	一种壁面切应力测量方法
摘要：	本发明提供了一种壁面切应力测量方法，属于流体力学实验技术领域。本发明的壁面切应力测量方法使用的传感器由两片镍箔和一层聚酰亚胺薄膜组成，两片镍箔分别粘贴在聚酰亚胺薄膜的两侧的对应位置。其中一片镍箔作为传感器的敏感元件与流体直接接触，通过对加热功率的测量直接换算出切应力；另一片作为敏感元件的发热衬底，与传感器加热至同一温度，保证传感器只与流体进行热量交换。该方法无需对传感器进行标定即可实现对壁面切应力的测量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	大连理工大学
发明人：	高南;刘玄鹤;李卓越
专利状态：	有效
发布日期：	2019-01-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201810062589.6
公开号：	CN108387483A
代理机构：	大连理工大学专利中心 21200
代理人：	温福雪;侯明远
分类号：	G01N11/00(2006.01)I;G01L11/00(2006.01)I;G01M10/00(2006.01)I;G;G01;G01N;G01L;G01M;G01N11;G01L11;G01M10;G01N11/00;G01L11/00;G01M10/00
申请人地址：	116024 辽宁省大连市甘井子区凌工路2号
主权项：	1.一种壁面切应力测量方法，其特征在于，采用传感器进行测量；所述的传感器由两片镍箔和一层聚酰亚胺薄膜构成，两片镍箔分别粘贴在聚酰亚胺薄膜的上下表面；镍箔的长宽比大于10，具有正电阻温度系数；所述的镍箔的两侧各有一个接线点，接线点位于镍箔长度方向的两端，每个接线点引出两条导线，一条是电流接线，用于传导通过镍箔的电流，另一条是电压接线，用于测量镍箔两端的电压，即每个传感器均为四线连接；其中一片镍箔与流场中的流体直接接触作为敏感元件，另一片镍箔安装在绝缘介质另一侧的对应位置；测量通过镍箔的电流和镍箔两端的电压，计算出镍箔的电阻，根据金属镍的电阻温度系数计算出镍箔在该状态下的温度；通过改变两片镍箔的电流，使两个镍箔工作在同一电阻阻值下；此时两片镍箔的工作温度相同，作为敏感元件的镍箔仅与流体进行热量交换；温度稳定后，作为敏感元件的镍箔的电流加热的热量与流体带走的热量相等，此时计算出加热功率与切应力的关系；由于两片镍箔加热至同一温度，敏感元件向壁面传导的热量Qs为零，得Q＝Qa，公式(1)就变为如下形式：根据换热理论推导：其中，Tf是镍箔温度，Ta是流体温度，w是镍箔宽度，l是镍箔长度，k、ρ、Cp、μ分别是流体的导热系数、密度、比热容和粘度；根据电阻温度系数公式，镍箔的温度Tf使用以下公式推算出来：其中，Tf是镍箔温度，T0是镍箔在室温下的温度，α是镍的电阻温度系数，R0是镍箔在常温下的电阻，R是镍箔在工作状态下的电阻；通过对电流的控制和电阻的测量把两片镍箔加热至同一温度，作为敏感元件的热膜与底面的热传递即被忽略。
所属类别：	发明专利