(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211014590.4 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 西南交通大 学 地址 610031 四川省成 都市二环路北一段 (72)发明人 朱金　黄旭　蒋尚君　李永乐　 陈远文　鲁胜龙　赵杰　 (74)专利代理 机构 西安正华恒远知识产权代理 事务所(普通 合伙) 61271 专利代理师 黄鑫 (51)Int.Cl. G01N 25/20(2006.01) G01K 13/00(2021.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种桥梁表面热边界条件测试系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种桥梁表面热边界条件测 试系统和方法， 桥梁表面热边界条件测试系统包 括环境参数采集装置、 试验参数采集装置和数据 处理单元， 环境参数采集装置采集环境参数， 试 验参数采集装置采集试验参数， 数据处理单元根 据环境参数和试验参数计算对流换热系数、 辐射 换热系数以及等效环境温度； 测试方法包括步骤 S1‑S3。 本发明解耦了桥梁结构的对流换热和辐 射换热分别对桥梁表面的影 响， 并计算得到对流 换热系数、 辐射换热系数以及等效环 境温度这些 边界条件， 有利于桥梁主梁横截面温度效应数值 模拟分析。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 115372410 A 2022.11.22 CN 115372410 A 1.一种桥梁表面热边界条件测试系统， 其特 征在于， 包括： 环境参数采集装置， 其用于采集环境参数， 环境参数包括桥址区环境风速、 桥址区环境 温度和桥址区环境辐射 值； 试验参数采集装置， 其用于采集试验参数， 试验参数包括无光照且无空气流动条件下 的桥梁表面温度、 有光照且无空气流动条件下 的桥梁表面温度、 无光照且有空气流动条件 下的桥梁表面温度； 数据处理单元(5)， 其根据环境参数和试验参数， 计算对流换热系数、 辐射换热系数以 及等效环境温度。 2.根据权利要求1所述的桥梁表面热边界条件测试系统， 其特征在于， 所述环境参数采 集装置包括设置在桥址区的风速传感器(2)、 第一温度传感器(3)和 辐射传感器(4)。 3.根据权利要求1所述的桥梁表面热边界条件测试系统， 其特征在于， 所述试验参数采 集装置包括第二温度传感器(6)、 第三 温度传感器(7)和第四温度传感器(8)， 所述第二 温度 传感器(6)、 第三温度传感器(7)和第四温度传感器(8)外分别设置有反光密闭罩(11)、 透明 密闭罩(10)和反光透风 罩(9)。 4.根据权利要求3所述的桥梁表面热边界条件测试系统， 其特征在于， 所述第 二温度传 感器(6)、 第三 温度传感器(7)和第四温度传感器(8)等间距设置在桥梁表 面(1)横向跨中位 置。 5.一种权利要求1 ‑4任一项所述的桥梁表面热边界条件测试系统的测试方法， 其特征 在于， 包括以下步骤： S1： 采集桥址区环境 风速、 桥址区环境温度和桥址区环境辐射 值； S2： 采集无光照且无空气流动条件下的桥梁表面温度、 有光照且无空气流动条件下的 桥梁表面温度、 无光照且有空气流动条件下的桥梁表面温度； S3： 根据环境参数和试验参数， 计算桥梁表面的对流换热系数、 辐射换热系数以及等效 环境温度。 6.根据权利要求5所述的测试 方法， 其特 征在于， 对流换 热系数的计算公式为： 其中， hw为对流换热系数， c为空气的比热容， ρ 为空气的密度， U为i时刻的桥址区环境风 速， Ti为i时刻无光照且有 空气流动条件下的桥梁表面温度， Ti‑st为i‑st时刻无光照且有空 气流动条件下的桥梁表面温度， st为时间步长， T0为i时刻的桥址区环境温度。 7.根据权利要求6所述的测试 方法， 其特 征在于， 辐射换 热系数的计算公式为： hf＝C ε[(T1+Tt)2‑(T0+Tt)2][(T1+Tt)+(T0+Tt)] 其中， hf为辐射换热系数， C为Stefan ‑Boltzmann常数， ε为辐射发射系数， T1为i时刻有 光照且无空气流动条件下的桥梁表面温度， Tt为摄氏温度与 热力学温度的差值， T0为i时刻 的桥址区环境温度。 8.根据权利要求7 所述的测试 方法， 其特 征在于， 等效环境温度的计算公式为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115372410 A 2其中， T2为等效环境温度， T3为i时刻无光照且无空气流动条件下的桥梁表面温度， α为 桥面板的辐射吸 收系数， I 为i时刻的桥址区环境辐射 值。 9.根据权利要求8所述的测试方法， 其特征在于， 桥面板由钢材制成， 桥面板的辐射吸 收系数α ＝0.64。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115372410 A 3