專利名稱：汽車風(fēng)洞的水平抽吸系統(tǒng)及抽吸控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空氣動(dòng)力學(xué)和車輛工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車風(fēng)洞的水平抽吸系統(tǒng)及抽吸控制方法。
背景技術(shù)：
汽車在道路上行駛的過程中，空氣與汽車之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，氣流速度U0等于汽車的行駛速度，在汽車頭部前方的氣流速度在高度方向等于常數(shù)，即所謂的“均勻風(fēng)速剖面”。然而在風(fēng)洞中，由于存在固體壁面邊界層，被試驗(yàn)車輛前方的風(fēng)速剖面不均勻，風(fēng)洞中邊界層的存在使氣流的模擬失真，特別是汽車底部的氣流特征與實(shí)際又較大不同，進(jìn)而影響氣動(dòng)力測量的準(zhǔn)確性。為了消除或者減弱汽車風(fēng)洞中的邊界層效應(yīng)，有必要在汽車前方盡可能建立起均勻的平均風(fēng)速剖面，為此國際上已經(jīng)發(fā)展了基礎(chǔ)抽吸(Basic suction)和切向射流(Tangential blowing)兩類系統(tǒng)?；A(chǔ)抽吸和切向射流度能夠減小邊界層厚度，形成接近于均勻的風(fēng)速剖面，但是它們各自具有明顯的缺點(diǎn)(1)基礎(chǔ)抽吸的缺點(diǎn)垂直抽吸氣流在整個(gè)試驗(yàn)段產(chǎn)生明顯的靜壓力梯度，影響氣動(dòng)力測量；(2)切向射流的缺點(diǎn)切向射流的容易產(chǎn)生氣流偏角。
這說明兩種傳統(tǒng)的邊界層控制系統(tǒng)都會(huì)降低試驗(yàn)段流場的品質(zhì)。因此，研究一種能減小汽車風(fēng)洞地面邊界層、但不影響試驗(yàn)段流場品質(zhì)和靜壓梯度分布的汽車風(fēng)洞水平抽吸系統(tǒng)是本領(lǐng)域人員的研究目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種減小汽車風(fēng)洞地面邊界層、不影響試驗(yàn)段流場品質(zhì)和靜壓梯度分布的汽車風(fēng)洞的水平抽吸系統(tǒng)及抽吸方法。
本發(fā)明提出的汽車風(fēng)洞的水平抽吸系統(tǒng)，由風(fēng)洞噴口1、抽吸口密封5、水平抽吸槽6、抽吸氣流管道7、流量計(jì)8、抽吸風(fēng)機(jī)9、差壓傳感器12、PLC控制器13和變頻調(diào)速器14組成，其中，風(fēng)洞噴口1出口下方設(shè)置水平抽吸槽6，形成抽吸口15，抽吸口15的前緣連接抽吸口密封5，抽吸口15的前緣上、下端設(shè)有測壓孔11，測壓孔11通過測壓管連接差壓傳感器12；流量計(jì)8的一端通過抽吸氣流管道7連接抽吸口15，另一端通過管道連接抽吸風(fēng)機(jī)9，抽吸風(fēng)機(jī)9通過動(dòng)力電纜連接變頻調(diào)速器14；變頻調(diào)速器14、差壓傳感器12、流量計(jì)8分別通過信號(hào)電纜連接PLC控制器13。
本發(fā)明中，抽吸口15的前緣為半橢圓弧或銳緣之一種。
本發(fā)明提出的汽車風(fēng)洞的水平抽吸系統(tǒng)的抽吸控制方法，其具體步驟如下(1)被測氣流進(jìn)入風(fēng)洞試驗(yàn)段前形成的邊界層，通過水平抽吸系統(tǒng)進(jìn)入試驗(yàn)段下游的第一擴(kuò)散段內(nèi)，在實(shí)驗(yàn)車輛前方形成均勻的垂直風(fēng)速剖面，在車輛風(fēng)洞噴口出口下方開設(shè)水平抽吸槽，形成抽吸口，抽吸口位于噴口出口內(nèi)側(cè)Lex，抽吸口的高度為Hsc；選擇不同抽吸口密封，調(diào)節(jié)抽吸口開度；抽吸口的高度Hsc為邊界層厚度的0～1倍，對(duì)于整車風(fēng)洞，Lex在0～200mm范圍內(nèi)；如可選擇Hsc＝0，0.25，0.50，0.75和1.0倍等抽吸口最大高度，即抽吸口全閉、25％、50％、75％到100％開度等狀態(tài)。
(2)標(biāo)定壓差-試驗(yàn)風(fēng)速、流量-試驗(yàn)風(fēng)速和轉(zhuǎn)速-試驗(yàn)風(fēng)速三條抽吸系統(tǒng)運(yùn)行控制曲線對(duì)每一個(gè)抽吸口開度，制定試驗(yàn)風(fēng)速點(diǎn)，風(fēng)速從5m/s到Umax，各點(diǎn)試驗(yàn)風(fēng)速步差為2～5m/s，對(duì)于整車風(fēng)洞，Umax約在60～70m/s范圍內(nèi)；對(duì)每個(gè)試驗(yàn)風(fēng)速點(diǎn)，分別調(diào)節(jié)抽吸風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和流量計(jì)的流量，并通過差壓傳感器檢測抽吸口前緣上、下測壓孔的壓差ΔP12，ΔP12＝P1-P2，至ΔP12為某一證明氣流平行的基準(zhǔn)值(如為零)，記錄ΔP12某一證明氣流平行的基準(zhǔn)值(如為零)時(shí)的抽吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n、流量Q，ΔP12為上下測壓孔的壓差，P1為上測壓孔的壓力，P2為下測壓孔的壓力；對(duì)選取的不同試驗(yàn)風(fēng)速點(diǎn)的壓差、轉(zhuǎn)速和流量測量，建立壓差-試驗(yàn)風(fēng)速、流量-試驗(yàn)風(fēng)速和轉(zhuǎn)速-試驗(yàn)風(fēng)速三條抽吸系統(tǒng)運(yùn)行控制曲線；不同開度的運(yùn)行曲線數(shù)據(jù)用表格數(shù)據(jù)庫形式存于PLC控制器內(nèi)，供運(yùn)行控制調(diào)用；(3)運(yùn)行控制安裝需要的抽吸口密封，固定水平抽吸口開度；調(diào)用相應(yīng)的開度抽吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速-風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)速曲線數(shù)據(jù)表，采用變頻調(diào)速器設(shè)定抽吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并運(yùn)行水平抽吸系統(tǒng)；如果風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)速不在標(biāo)定風(fēng)速點(diǎn)上，采用前后標(biāo)定點(diǎn)插值確定；測量實(shí)際抽吸流量和實(shí)際抽吸口前緣上、下表面壓差，將其與步驟(2)中得到的標(biāo)定曲線數(shù)據(jù)比較，在＜1％誤差允許范圍內(nèi)系統(tǒng)正常運(yùn)行；超出1％允許誤差時(shí)，通過增大或者減小抽吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速修正，直到抽吸口前緣上、下表面壓差和流量誤差均在允許范圍內(nèi)。
本發(fā)明中，在風(fēng)洞中消除或者減小汽車前方的邊界層，同時(shí)對(duì)流場品質(zhì)和氣動(dòng)聲學(xué)試驗(yàn)背景噪聲影響非常小。為此，在噴口出口(略深入噴口內(nèi)部)設(shè)計(jì)水平槽口，將邊界層的低速氣流通過抽吸系統(tǒng)排出試驗(yàn)段，避免附近較低速度的氣流抽吸到試驗(yàn)段下游，從而在汽車前方形成均勻的風(fēng)速剖面；在抽吸口前方設(shè)計(jì)流線型密封裝置，用于調(diào)節(jié)抽吸口開度，當(dāng)需要進(jìn)行氣動(dòng)聲學(xué)試驗(yàn)時(shí)，抽吸口完全封閉，此處不會(huì)產(chǎn)生任何附加背景噪聲。
本發(fā)明中，抽吸口高度Hsc取決于此處邊界層的厚度。對(duì)于整車風(fēng)洞而言，在噴口底部避免形成的邊界層厚度與噴口的長度有關(guān)。抽吸口前有流線型設(shè)計(jì)的密封，在汽車風(fēng)洞進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，密封打開，抽吸系統(tǒng)工作；當(dāng)需要進(jìn)行噪聲測量實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以用密封將抽吸系統(tǒng)關(guān)閉，以免槽口產(chǎn)生附加噪聲。
本發(fā)明采用半橢圓弧和銳緣兩種抽吸口前緣，前緣上下表面設(shè)置測壓孔P1和P2用于檢測氣流是否平行。這兩點(diǎn)的差壓系數(shù)(用試驗(yàn)段平均風(fēng)速無量綱化)與最佳抽吸流量有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，特別是在更換模型時(shí)，最佳抽吸流量往往也需要調(diào)整，其調(diào)整的基準(zhǔn)正式通過這兩點(diǎn)的壓力測量而實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明中，最大試驗(yàn)風(fēng)速抽吸流量Qsc，max≈Wnozzle·Hsc·Umax，其中Wnozzle為風(fēng)洞噴口的寬度，Umax為風(fēng)洞運(yùn)行最大試驗(yàn)風(fēng)速。
本發(fā)明中，抽吸流道的總壓力損失ΔPmax=ξsc·12ρUmax2,]]>其中ξsc為利用風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)速無量綱化的抽吸流道壓力損失系數(shù)，ρ表示空氣密度。
本發(fā)明中，抽吸風(fēng)機(jī)和變頻驅(qū)動(dòng)電額定功率Pfan＝ΔPmaxQmax/ηfan，Pdrive＝Pfan/ηdrive，其中ηfan等于抽吸風(fēng)機(jī)效率，ηdrive等于電機(jī)和變頻驅(qū)動(dòng)的綜合效率。
本發(fā)明中，抽吸系統(tǒng)調(diào)節(jié)范圍抽吸流量從0～100％Qsc，max。
抽吸系統(tǒng)作為風(fēng)洞的一個(gè)子系統(tǒng)，它有自己的PLC控制，同時(shí)整個(gè)風(fēng)洞的運(yùn)行由風(fēng)洞測控系統(tǒng)操作，風(fēng)洞測控系統(tǒng)和子系統(tǒng)PLC之間的通訊采用TCP/IP協(xié)議。如果采用傳統(tǒng)控制模式?jīng)]有獨(dú)立PLC控制，而是全部采用風(fēng)洞測控系統(tǒng)直接操作，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性差。而本發(fā)明擁有獨(dú)立PLC控制系統(tǒng)，同時(shí)預(yù)留與風(fēng)洞測控系統(tǒng)接口(TCP/IP)，所有標(biāo)定、測量和控制可以通過風(fēng)洞測控系統(tǒng)遠(yuǎn)程操作。
為了驗(yàn)證系統(tǒng)的有效性，發(fā)明人進(jìn)行了風(fēng)洞模型試驗(yàn)。在模型風(fēng)洞試驗(yàn)段地板之上設(shè)計(jì)安裝一整塊抬高地板，把抬高地板的前部與基礎(chǔ)抽吸系統(tǒng)連接，模擬水平抽吸系統(tǒng)，后部作為新的試驗(yàn)段地板。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示水平抽吸系統(tǒng)模擬均勻風(fēng)速剖面的效果，與沒有任何抽吸相比，汽車前部的氣流速度均勻性有非常明顯的改善；并且水平抽吸系統(tǒng)工作時(shí)試驗(yàn)段靜壓力梯度曲線，水平抽吸系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)段靜壓分布幾乎沒有影響，而基礎(chǔ)抽吸系統(tǒng)產(chǎn)生非常明顯的靜壓力梯度。試驗(yàn)證明，水平抽吸系統(tǒng)完全能夠達(dá)到預(yù)想的目的。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明可以有效地模擬均勻風(fēng)速剖面，去除風(fēng)洞邊界層對(duì)汽車空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的影響，同時(shí)克服了基礎(chǔ)抽吸或切向射流等傳統(tǒng)的邊界層控制方法產(chǎn)生的試驗(yàn)段靜壓力梯度或者氣流偏角等負(fù)面影響。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖示。
圖2為本發(fā)明抽吸口密封開關(guān)狀態(tài)圖，其中(A)為抽吸口密封開，(B)為抽吸口密封關(guān)。
圖3為水平抽吸后的平均風(fēng)速剖面(與無抽吸狀態(tài)比較)。
圖4為前端水平抽吸后的靜壓梯度(與無抽吸和基礎(chǔ)抽吸比較)。
圖中標(biāo)號(hào)1為風(fēng)洞噴口，2為風(fēng)洞試驗(yàn)段，3為風(fēng)洞收集段，4為風(fēng)洞擴(kuò)散段，5為抽吸口密封，6為水平抽吸槽，7為抽吸氣流管道，8為流量計(jì)，9為抽吸風(fēng)機(jī)，10為抽吸回風(fēng)口，11為抽吸口前緣測壓孔，12為壓差傳感器，13為PLC控制器，14為變頻調(diào)速器，15為抽吸口。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1將下列部件按圖1所示方式，該領(lǐng)域的技術(shù)人員均能順利實(shí)施。風(fēng)洞噴口1出口下方設(shè)置水平抽吸槽6，形成抽吸口15，抽吸口15向噴口內(nèi)延伸Lex＝200mm，抽吸口15的最大高度Hsc＝20mm，抽吸口15的前緣連接抽吸口密封5，抽吸口15的前緣上、下端設(shè)有測壓孔11，測壓孔11通過測壓管連接差壓傳感器12；差壓傳感器12的型號(hào)為1151DR微差壓變送器，流量計(jì)8的一端通過抽吸氣流管道7連接抽吸口15，另一端通過管道連接抽吸風(fēng)機(jī)9，流量計(jì)8的型號(hào)為LGW標(biāo)準(zhǔn)文丘里管型，抽吸風(fēng)機(jī)9的型號(hào)為GD50F管道軸流通風(fēng)機(jī)，抽吸風(fēng)機(jī)9通過動(dòng)力電纜連接變頻調(diào)速器14，變頻調(diào)速器14的型號(hào)為ACS401，變頻調(diào)速器14、差壓傳感器12、流量計(jì)8分別通過信號(hào)電纜連接PLC控制器13，PLC控制器13的型號(hào)為Simens S7。抽吸口前緣為半圓弧設(shè)計(jì)，前緣上下表面壓差ΔP＝P1-P2＝0表示氣流平行，最大試驗(yàn)風(fēng)速Umax為80m/s。抽吸后邊界層厚度小于2mm，試驗(yàn)段靜壓梯度約等于零。
(1)抽吸口開度調(diào)節(jié)更換不同厚度的抽吸口密封，實(shí)現(xiàn)不同高度的抽吸口設(shè)置，本采用兩種極端狀態(tài)測試Hsc＝0和1.0倍抽吸口最大高度，即抽吸口全閉和全開。
(2)標(biāo)定控制曲線除了抽吸口全閉不需要系統(tǒng)工作，對(duì)抽吸口全開狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)行曲線標(biāo)定，標(biāo)定步驟如下①安裝對(duì)應(yīng)抽吸口密封，調(diào)節(jié)抽吸口開度；②運(yùn)行風(fēng)洞，試驗(yàn)風(fēng)速從5m/s至最大值Umax逐點(diǎn)上升，各點(diǎn)試驗(yàn)風(fēng)速步差2～5m/s；③每個(gè)試驗(yàn)風(fēng)速點(diǎn)調(diào)節(jié)抽吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和流量，并檢測抽吸口前緣上下表面壓差ΔP12＝P1-P2，直到ΔP12等于零，測量記錄ΔP12等于零時(shí)的抽吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n、流量Q；
④完成各試驗(yàn)風(fēng)速點(diǎn)的壓差、轉(zhuǎn)速和流量測量，建立壓差-試驗(yàn)風(fēng)速、流量-試驗(yàn)風(fēng)速和轉(zhuǎn)速-試驗(yàn)風(fēng)速三條抽吸系統(tǒng)運(yùn)行控制曲線。
⑤將各開度的運(yùn)行曲線數(shù)據(jù)用表格數(shù)據(jù)庫形式存于PLC，供運(yùn)行控制調(diào)用。
(3)運(yùn)行控制①安裝需要的抽吸口密封，固定水平抽吸口開度；②調(diào)用對(duì)應(yīng)開度抽吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速-風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)速曲線數(shù)據(jù)表，根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)速直接用變頻調(diào)速器設(shè)定抽吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并運(yùn)行抽吸系統(tǒng)；如果風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)速不在標(biāo)定風(fēng)速點(diǎn)上，采用前后標(biāo)定點(diǎn)插值確定；③測量實(shí)際抽吸流量和實(shí)際抽吸口前緣上下表面壓差，將其與標(biāo)定曲線數(shù)據(jù)比較，在誤差允許范圍內(nèi)(＜1％)系統(tǒng)正常運(yùn)行；超出允許誤差時(shí)通過增大或者減小抽吸流量(抽吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速)修正，直到壓差和流量誤差均在允許范圍內(nèi)；如果不能修正，系統(tǒng)停止檢修，或者重新標(biāo)定控制曲線。
從圖3中可以明顯看出抽吸前后邊界層厚度從25mm左右降低到約2mm。
采用本發(fā)明對(duì)下游的相關(guān)流場測量風(fēng)洞試驗(yàn)段邊界層厚度和軸向靜壓梯度兩項(xiàng)。
(1)邊界層厚度測量測量儀器總壓或者動(dòng)靜壓皮托管、移測架、壓力傳感器(量程0～3000Pa)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測量空間位置的平均風(fēng)速測量內(nèi)容選取5種抽吸口開度(包括全閉)不同試驗(yàn)風(fēng)速及不同空間位置的平均風(fēng)速沿高度分布剖面，測量內(nèi)容及步驟如下第一步設(shè)定抽吸口開度；第二步按照運(yùn)行控制曲線運(yùn)行整個(gè)抽吸系統(tǒng)(除了全閉外)，確認(rèn)工作正常；第三步調(diào)節(jié)風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)速，分別為10m/s，20m/s，30m/s，40m/s，...直到最大風(fēng)速；第四步用移測架調(diào)節(jié)皮托管位置，沿著風(fēng)洞試驗(yàn)段軸線移動(dòng)，對(duì)應(yīng)空間位置為-距離風(fēng)洞噴口出口坐標(biāo)x(mm)0，250，500，1000，...直到風(fēng)洞試驗(yàn)段轉(zhuǎn)盤中心-每個(gè)x坐標(biāo)點(diǎn)，垂直坐標(biāo)z(mm)5，10，20，30，40，50，60，80，100，...直到邊界層外層(約600mm)。
-數(shù)據(jù)采集各點(diǎn)的動(dòng)壓數(shù)值，并換算對(duì)應(yīng)平均風(fēng)速U(x，z)。
數(shù)據(jù)分析和結(jié)果用邊界層厚度計(jì)算定義計(jì)算邊界層厚度，如δ99，δ*，δ**(2)軸向靜壓梯度測量測量儀器靜壓或者動(dòng)靜壓皮托管、移測架、壓力傳感器(量程0～3000Pa)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測量空間位置的靜壓。
測量內(nèi)容選取5種抽吸口開度(包括全閉)不同試驗(yàn)風(fēng)速及不同空間位置的平均風(fēng)速沿高度分布剖面，測量內(nèi)容及步驟如下第一步設(shè)定抽吸口開度；第二步按照運(yùn)行控制曲線運(yùn)行整個(gè)抽吸系統(tǒng)(除了全閉外)，確認(rèn)工作正常；第三步調(diào)節(jié)風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)速，分別為10m/s，20m/s，30m/s，40m/s，...直到最大風(fēng)速；第四步用移測架調(diào)節(jié)皮托管位置，沿著風(fēng)洞試驗(yàn)段軸線移動(dòng)，對(duì)應(yīng)空間位置為-垂直坐標(biāo)z(mm)50，100，150，200，...，1000-各個(gè)垂直坐標(biāo)z，距離風(fēng)洞噴口出口坐標(biāo)x(mm)0，100，200，300，...直到風(fēng)洞試驗(yàn)段收集口的入口處-數(shù)據(jù)采集各點(diǎn)的靜壓數(shù)值，P(x，z)。
數(shù)據(jù)分析和結(jié)果計(jì)算靜壓系數(shù)空間分布CP(x,z)=P(x,z)1/2ρU2,]]>ρ為空氣密度，U平均風(fēng)速，得到試驗(yàn)段靜壓力梯度dCP(x,z)dx=dP(x,z)/dx1/2ρU2.]]>從圖4中可以明顯看出傳統(tǒng)的抽吸在試驗(yàn)段產(chǎn)生很大的靜壓力梯度，而水平抽吸系統(tǒng)幾乎不改變試驗(yàn)段的靜壓力分布。
權(quán)利要求
1.一種汽車風(fēng)洞的水平抽吸系統(tǒng)，由風(fēng)洞噴口(1)、抽吸口密封(5)、水平抽吸槽(6)、抽吸氣流管道(7)、流量計(jì)(8)、抽吸風(fēng)機(jī)(9)、差壓傳感器(12)、PLC控制器(13)和變頻調(diào)速器(14)組成，其特征在于風(fēng)洞噴口(1)出口下方設(shè)置水平抽吸槽(6)，形成抽吸口(15)，抽吸口(15)的前緣連接抽吸口密封(5)，抽吸口(15)的前緣上、下端設(shè)有測壓孔(11)，測壓孔(11)通過測壓管連接差壓傳感器(12)；流量計(jì)(8)的一端通過抽吸氣流管道(7)連接抽吸口(15)，另一端通過管道連接抽吸風(fēng)機(jī)(9)，抽吸風(fēng)機(jī)(9)通過動(dòng)力電纜連接變頻調(diào)速器(14)；變頻調(diào)速器(14)、差壓傳感器(12)、流量計(jì)(8)分別通過信號(hào)電纜連接PLC控制器(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車風(fēng)洞的水平抽吸系統(tǒng)，其特征在于抽吸口(15)的前緣為半橢圓弧或銳緣之一種。
3.一種如權(quán)利要求1所述的汽車風(fēng)洞的水平抽吸系統(tǒng)的抽吸控制方法，其特征在于具體步驟如下(1)被測氣流進(jìn)入風(fēng)洞試驗(yàn)段前形成的邊界層，通過水平抽吸系統(tǒng)進(jìn)入試驗(yàn)段下游的第一擴(kuò)散段內(nèi)，在實(shí)驗(yàn)車輛前方形成均勻的垂直風(fēng)速剖面，在車輛風(fēng)洞噴口出口下方開設(shè)水平抽吸槽，形成抽吸口，抽吸口位于噴口出口內(nèi)側(cè)Lex，抽吸口的高度為Hsc；選擇不同抽吸口密封，調(diào)節(jié)抽吸口開度；抽吸口的高度Hsc為邊界層的厚度0-1倍，對(duì)于整車風(fēng)洞，Lex為0～200mm；(2)標(biāo)定壓差-試驗(yàn)風(fēng)速、流量-試驗(yàn)風(fēng)速和轉(zhuǎn)速-試驗(yàn)風(fēng)速三條抽吸系統(tǒng)運(yùn)行控制曲線對(duì)每一個(gè)抽吸口開度，制定試驗(yàn)風(fēng)速點(diǎn)，風(fēng)速從5m/s到Umax，各點(diǎn)試驗(yàn)風(fēng)速步差為2～5m/s，對(duì)于整車風(fēng)洞，Umax為60～70m/s；對(duì)每個(gè)試驗(yàn)風(fēng)速點(diǎn)，分別調(diào)節(jié)抽吸風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和流量計(jì)的流量，并通過差壓傳感器檢測抽吸口前緣上、下測壓孔的壓差ΔP12，ΔP12＝P1-P2，至ΔP12為某一證明氣流平行的基準(zhǔn)值，記錄ΔP12某一證明氣流平行的基準(zhǔn)值時(shí)的抽吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n、流量Q，ΔP12為上下測壓孔的壓差，P1為上測壓孔的壓力，P2為下測壓孔的壓力；對(duì)選取不同試驗(yàn)風(fēng)速點(diǎn)的壓差、轉(zhuǎn)速和流量測量，建立壓差-試驗(yàn)風(fēng)速、流量-試驗(yàn)風(fēng)速和轉(zhuǎn)速-試驗(yàn)風(fēng)速三條抽吸系統(tǒng)運(yùn)行控制曲線；不同開度的運(yùn)行曲線數(shù)據(jù)用表格數(shù)據(jù)庫形式存于PLC控制器內(nèi)，供運(yùn)行控制調(diào)用；(3)運(yùn)行控制安裝需要的抽吸口密封，固定水平抽吸口開度；調(diào)用相應(yīng)的開度抽吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速-風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)速曲線數(shù)據(jù)表，采用變頻調(diào)速器設(shè)定抽吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并運(yùn)行水平抽吸系統(tǒng)；如果風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)速不在標(biāo)定風(fēng)速點(diǎn)上，采用前后標(biāo)定點(diǎn)插值確定；測量實(shí)際抽吸流量和實(shí)際抽吸口前緣上、下表面壓差，將其與步驟(2)中得到的標(biāo)定曲線數(shù)據(jù)比較，在＜1％誤差允許范圍內(nèi)系統(tǒng)正常運(yùn)行；超出1％允許誤差時(shí)，通過增大或者減小抽吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速修正，直到抽吸口前緣上、下表面壓差和流量誤差均在允許范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明屬于空氣動(dòng)力學(xué)和車輛工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車風(fēng)洞的水平抽吸系統(tǒng)及抽吸控制方法。水平抽吸系統(tǒng)，由風(fēng)洞噴口、抽吸口密封、水平抽吸槽、抽吸氣流管道、流量計(jì)、抽吸風(fēng)機(jī)、差壓傳感器、PLC控制器和變頻調(diào)速器組成，風(fēng)洞噴口出口下方設(shè)有抽吸口，其前緣連接抽吸口密封，前緣的上、下端測壓孔連接差壓傳感器；流量計(jì)一端聯(lián)接抽吸口，另一端聯(lián)接抽吸風(fēng)機(jī)，抽吸風(fēng)機(jī)聯(lián)接變頻調(diào)速器；變頻調(diào)速器、差壓傳感器、流量計(jì)分別聯(lián)接PLC控制器。本發(fā)明將被測氣流通過本裝置進(jìn)入試驗(yàn)段的下游擴(kuò)散段內(nèi)，實(shí)驗(yàn)車輛前方形成風(fēng)速剖面，選擇不同抽吸口密封，調(diào)節(jié)抽吸口開度；標(biāo)定壓差－試驗(yàn)風(fēng)速、流量－試驗(yàn)風(fēng)速和轉(zhuǎn)速－試驗(yàn)風(fēng)速三條運(yùn)行控制曲線，將測量實(shí)際抽吸流量和實(shí)際抽吸口前緣上、下表面壓差與標(biāo)定曲線數(shù)據(jù)比較，至所測值在允許范圍內(nèi)。本發(fā)明可以有效地模擬均勻風(fēng)速剖面，去除風(fēng)洞邊界層對(duì)汽車空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的影響，同時(shí)克服了基礎(chǔ)抽吸或切向射流等傳統(tǒng)的邊界層控制方法產(chǎn)生的試驗(yàn)段靜壓力梯度或者氣流偏角等負(fù)面影響。
文檔編號(hào)G01M9/00GK1808089SQ200610023920
公開日2006年7月26日 申請日期2006年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月16日
發(fā)明者萬鋼, 龐加斌 申請人:同濟(jì)大學(xué)