暂冲式高超声速风洞快响应TSP测热技术

温敏涂料(Temperature-Sensitive Paint,TSP)是一种全场温度光学测量技术,随着涂料响应速度的提升与热流密度反演方法的进步,TSP在高超声速气动热测量领域展现出巨大应用潜力。然而现有TSP热流密度反演方法在暂冲式高超声速风洞实验的应用中面临导热模型失效、涂层参数估计不准等问题,热流密度测量精度较低。对此,本文提出了一种基于一维双层有限大平板导热模型的热流密度反演方法,利用原位传感器测量数据,通过数值迭代方式标定涂层与基层参数,并根据参数标定结果将TSP温度时序反演至热流密度时序。该方法可显著提升暂冲式高超声速风洞快响应TSP测量中热流密度反演的精度和鲁棒性。本文首先探究了迭代参数数量、迭代初值、迭代区间和涂层厚度不均匀性对热流密度反演精度的影响,优选了一种六参数标定方案;随后,在马赫数为6的暂冲式高超声速风洞中开展压缩拐角实验,验证了上述方法的可行性与优势。实验结果表明,使用本文方法反演得到的TSP热流密度结果与传感器测量结果吻合度高,稳态热流密度偏差小于0.15 kW/m2。