壁面熱流概念

熱流密度是熱工計(jì)量及工業(yè)控制中的一個(gè)重要參數(shù)。由于熱量是過(guò)程量，傳統(tǒng)測(cè)量方法對(duì)過(guò)程量的計(jì)量本身存在較大的難度，精確地測(cè)量管道壁面的熱流密度是一個(gè)比較困難的問(wèn)題。在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)裝置中，由于流體在管道壁面之間流體流動(dòng)和傳熱的復(fù)雜性，熱流密度的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)都很少。

熱流密度的傳統(tǒng)測(cè)量方法是應(yīng)用熱傳導(dǎo)的傅里葉定律 q =-λ ( ΔT/Δx)，這種方法的缺陷是在實(shí)際測(cè)量時(shí)很

難做到流過(guò)測(cè)量探頭的熱流與流過(guò)被測(cè)物體其它部分的熱流相同，有時(shí)測(cè)量誤差非常大，同時(shí)干擾因素多、干擾作用大，需要進(jìn)行多項(xiàng)的修正和補(bǔ)償，測(cè)量的準(zhǔn)確度較低，因此傳統(tǒng)測(cè)量方法無(wú)法滿(mǎn)足許多工業(yè)測(cè)量與控制中對(duì)熱流密度準(zhǔn)確計(jì)量的要求。針對(duì)高溫超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)中管道壁面熱流密度的精確測(cè)量問(wèn)題，基于對(duì)流換熱反問(wèn)題的求解，提出了一種簡(jiǎn)明、通用的測(cè)量管道壁面穩(wěn)態(tài)熱流的新方法，并從數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)上分析了測(cè)量誤差對(duì)熱流密度估算的影響。

壁面熱流測(cè)量原理

考慮常物性流體(如機(jī)油)流過(guò)平行平板管道的層流受迫對(duì)流情況，流體速度邊界層已充分發(fā)展，而熱邊界層正在發(fā)展中。其中管道的一個(gè)壁面受到隨空間變化的熱流，而另一壁面為絕熱。流體進(jìn)入管道的初始溫度為T(mén)₀。平行平板管道的幾何形狀如圖1所示，L為平行平板管道間距，b為所測(cè)管道某段長(zhǎng)度。

壁面熱流結(jié)果分析

在測(cè)得管道內(nèi)壁附近溫度分布的情況下，利用共軛梯度法求解二維對(duì)流換熱反問(wèn)題，可以估算出管道壁面的熱流密度。應(yīng)用正問(wèn)題的計(jì)算結(jié)果加上一個(gè)誤差，模擬實(shí)測(cè)的溫度數(shù)據(jù)，作為反問(wèn)題的求解條件，熱流密度的估算值與精確解吻合較好。模擬采用的算法收斂速度快，比較適用于相應(yīng)的儀器儀表設(shè)計(jì)中的編程。

壁面熱流研究背景

在超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)及其熱防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中，燃燒室的壁面熱流分布、壁溫分布與燃?xì)饪倻氐葻岘h(huán)境參數(shù)是極其重要的參數(shù)。超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)涉及的高焓高速氣流馬赫數(shù)一般在2.0以上，燃燒后的氣流總溫可達(dá)2800K以上，壁面熱流密度在0.4～5.0MW/m²之間，而且高溫燃?xì)飧缓鯕猓瑢?duì)探針材料有很強(qiáng)的燒蝕作用，常規(guī)測(cè)量手段難以在這樣的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間工作。因此，迫切需要發(fā)展具有針對(duì)性的測(cè)量手段。由于理論、方法、材料技術(shù)、工藝水平、設(shè)備等多方面的原因，中國(guó)有關(guān)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)熱環(huán)境的測(cè)量技術(shù)并不完善，測(cè)量誤差較大，還不能滿(mǎn)足熱環(huán)境深入研究的要求。并且，高溫測(cè)量技術(shù)相對(duì)發(fā)達(dá)的國(guó)家也沒(méi)有很好解決這一問(wèn)題。例如， 美國(guó)針對(duì)超聲速燃燒室壁面熱流測(cè)量的誤差在20%左右，而澳大利亞的Hyshot飛行演示中，燃燒室壁面熱流測(cè)量的誤差超過(guò)50%。

針對(duì)以上問(wèn)題，在Gardon熱流計(jì)基礎(chǔ)上，通 過(guò)結(jié)構(gòu)熱阻分析，發(fā)展了一套可用于超聲速燃燒室內(nèi)壁面熱流/溫度同步測(cè)量的傳感器技術(shù)。該傳感器采用水冷卻設(shè)計(jì)，響應(yīng)時(shí)間達(dá)到3～5s，最大可測(cè)熱流在2MW/m²以上。而且在來(lái)流馬赫數(shù)2～3、總溫1600K以上、 總壓1～2MPa的超聲速燃燒氣流中可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。

壁面熱流熱流測(cè)量原理與改進(jìn)

常規(guī)的熱流測(cè)量采用的是Gardon熱流計(jì)，是Robert Gardon在1952年發(fā)展的一種用來(lái)測(cè)量輻射熱流的裝置。熱流計(jì)主要由圓形銅鎳合金（康銅）薄片、銅熱沉和中心銅導(dǎo)線(xiàn)等部分組成，如圖2所示。

超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中，熱環(huán)境非常惡劣：高溫、大熱流、長(zhǎng)時(shí)間工作，對(duì)于常規(guī)的Gardon熱流計(jì)，存在著無(wú)法正常工作甚至燒毀的危險(xiǎn)。因此，需要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，增大熱流計(jì)的量程與生存能力。

壁面熱流測(cè)量結(jié)果

針對(duì)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室熱環(huán)境測(cè)量的要求，發(fā)展了一套高溫壁面熱流/溫度一體化測(cè)量技術(shù)。提出了基于一維熱阻匹配分析的傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新方法，可以針對(duì)靈敏度與響應(yīng)時(shí)間的實(shí)際需求，靈活設(shè)計(jì)與優(yōu)化傳感器的結(jié)構(gòu)、水冷卻結(jié)構(gòu)、金屬外殼和陶瓷隔熱層，大幅提高了傳感器的生存能力。提出了通過(guò)熱流和探針基體溫度的同步測(cè)量間接獲得傳感器頭部溫度的新方法。采用輻射加熱方式，對(duì)傳感器進(jìn)行了標(biāo)定，獲得了線(xiàn)性度較好的熱流/電壓、壁溫/電壓標(biāo)定曲線(xiàn)。利用該技術(shù)，在長(zhǎng)時(shí)間超燃實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了初步測(cè)量。結(jié)果表明：熱流計(jì)的響應(yīng)時(shí)間在5s左右，量程達(dá)到200W/cm²，生存能力較強(qiáng)，可以在高焓高速氣流中多次重復(fù)使用，基本滿(mǎn)足超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)熱環(huán)境測(cè)量的需要。但是，由于傳感器的主要材料為銅，與燃燒室的不銹鋼材料不同，長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量時(shí)，傳感器頭部表面溫度與周?chē)紵业谋砻鏈囟扔胁顒e，會(huì)給熱流測(cè)量數(shù)據(jù)帶來(lái)一定的誤差，具體的誤差修正仍需要進(jìn)一步的研究。

長(zhǎng)壁工作面 longwall face

分為：走向長(zhǎng)壁工作面采煤方法；傾向長(zhǎng)壁采煤方法

開(kāi)采一大塊煤，它的每一個(gè)邊都像一面墻壁一樣，就是壁式。剩下的就是看哪個(gè)邊長(zhǎng)，走向長(zhǎng)就叫走向長(zhǎng)壁，工作面一般布置在短邊，沿走向方向推進(jìn)。2100433B

本詞條由“科普中國(guó)”科學(xué)百科詞條編寫(xiě)與應(yīng)用工作項(xiàng)目 審核 。

長(zhǎng)度一般在50米以下的采煤工作面叫短壁工作面。2003 年“短壁采煤機(jī)研究與總體設(shè)計(jì)” (“煤礦開(kāi)采” 2002 年第4 期發(fā)表)一文入編中央文獻(xiàn)出版社出版的“中國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)研究文庫(kù)” 一書(shū)，并在中國(guó)管理科學(xué)學(xué)會(huì)舉辦的“21 世紀(jì)中國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)理論與實(shí)踐” 優(yōu)秀論文評(píng)選中獲二等獎(jiǎng)。

中文名稱(chēng)

短壁工作面

英文名稱(chēng)

shortwall face

定　　義

長(zhǎng)度一般在50m以下的采煤工作面。

應(yīng)用學(xué)科

煤炭科技（一級(jí)學(xué)科），煤礦開(kāi)采（二級(jí)學(xué)科），采煤方法（三級(jí)學(xué)科）

壁面POP廣告是陳列在商場(chǎng)或商店的壁面上的POP廣告形式。在商場(chǎng)的空間中，除壁為主要的壁面外，活動(dòng)的隔斷，柜臺(tái)和貸架的立面、柱頭的表面、門(mén)窗的玻璃而等都是壁面POP可以陳列的地方。

運(yùn)用于商場(chǎng)的壁面POP，在形式上有平面的和立體的兩種形式。平面的壁面POP，實(shí)際上就是我們前面已講述過(guò)的招貼廣告，而立體的壁面POP，則是本章要介紹的主要內(nèi)容。由于壁面展示條件的很制，運(yùn)用于壁面POP的立體造型，主要是以半立體的造型為主。所謂半立體的造型，也就是類(lèi)似浮雕的造型。