一種基于測壓孔的汽車整車風(fēng)洞力壓同測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車風(fēng)洞測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于測壓孔的汽車整車風(fēng)洞 力壓同測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 過去10年，中國汽車需求的不斷增長促使國內(nèi)汽車市場快速發(fā)展，并已形成比較 完整的工業(yè)體系。據(jù)統(tǒng)計，2009年我國汽車產(chǎn)銷量分別達(dá)到1379. 10萬輛和1364. 48萬 輛，超過美國和日本，位居世界第一。之后幾年，我國汽車產(chǎn)銷量保持快速增長勢頭，分別在 2010年達(dá)到1826. 47萬輛和1806. 19萬輛，2011年達(dá)到1841. 89萬輛和1850. 51萬輛，2012 年達(dá)到1927. 18萬輛和1930. 64萬輛，2013年達(dá)到2211. 68萬輛和2198. 41萬輛。汽車產(chǎn) 業(yè)飛速發(fā)展和消費者對汽車性能要求的不斷提高，促使汽車企業(yè)投入大量人力、物力開展 車身空氣動力學(xué)、熱環(huán)境及振動與噪聲等各方面研究。汽車整車風(fēng)洞在這些研究工作中起 到不可替代的作用。但在整車風(fēng)洞中對汽車進(jìn)行實驗或測試工作時，經(jīng)常采用空氣動力和 表面壓力分別測量的方法，這樣使得測試效率低下且費用高昂；或者基于貼片式測壓進(jìn)行 空氣動力和表面壓力同時測量的做法，雖然可節(jié)省測試時間和費用，但是對低阻車型周圍 流場干擾大，使測量數(shù)據(jù)存在較大的偏差。國家燃油限值要求的日益嚴(yán)格，使得低阻車型成 為設(shè)計主流，因此測壓孔日益受到重視。目前急需對基于測壓孔的力/壓同測技術(shù)進(jìn)行研 究，以適應(yīng)汽車發(fā)展的要求，提高風(fēng)洞測試精度及效率。
[0003] 目前，奧迪汽車公司、寶馬汽車公司、奔馳汽車公司等國外整車廠和風(fēng)洞測試中都 是采用力/壓分測的實驗方法，國內(nèi)車企及測試中心也普遍采用力/壓分測的實驗方法，或 采用貼片式測壓實現(xiàn)力/壓同測。目前尚未有以測壓孔為基礎(chǔ)的力/壓同測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種精度高、耗時 短、適用范圍廣的基于測壓孔的汽車整車風(fēng)洞力壓同測方法。
[0005] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0006] 一種基于測壓孔的汽車整車風(fēng)洞力壓同測方法，用以在汽車風(fēng)洞中同時測量待測 汽車或模型的空氣動力和表面壓力，該方法包括以下步驟：
[0007] 1)在待測汽車或模型表面測壓位置設(shè)置多個空氣動力測壓的測壓孔，將壓力掃描 閥設(shè)置在待測汽車或模型內(nèi)部，并通過軟管與多個測壓孔連接；
[0008] 2)采用輪下連接的方式將待測汽車或模型固定在汽車風(fēng)洞的應(yīng)變天平上，通過保 形蓋板遮蔽輪底連接口，并確定壓力掃描閥導(dǎo)線的引出和固定方式；
[0009] 3)在氣動測試的基本工況下，通過應(yīng)變天平測量待測汽車或模型所受的空氣動 力，并同時通過壓力掃描閥測量待測汽車或模型的表面壓力；
[0010] 4)根據(jù)測得的空氣動力和表面壓力獲取待測汽車或模型的氣動力系數(shù)和氣動力 矩系數(shù)，與力壓分測方法獲得的氣動力系數(shù)和氣動力矩系數(shù)進(jìn)行對比，得出汽車風(fēng)洞試驗 力壓同測方法的測試精度。
[0011] 所述的步驟2)中的空氣動力包括氣動阻力、氣動側(cè)力、氣動升力、側(cè)傾力矩、俯仰 力矩和橫擺力矩。
[0012] 所述的步驟2)中，氣動測試的基本工況包括無偏航角的雷諾數(shù)掃掠測試和有偏 航角的掃掠測試。
[0013] 所述的待測汽車包括傳統(tǒng)型整車和低阻型整車，待測模型包括全尺寸模型車和縮 比模型車。
[0014] 所述的汽車風(fēng)洞包括開口式整車風(fēng)洞、閉口式整車風(fēng)洞和縮比模型風(fēng)洞。
[0015] 所述的步驟3)中氣動力系數(shù)和氣動力矩系數(shù)的計算式為：
[0016]
[0017]
[0018] 其中，&為氣動力系數(shù)，Cm為氣動力矩系數(shù)，F(xiàn)為氣動力，M為氣動力矩，P為空氣 密度，為測試風(fēng)速，S為車體橫截面積，L為車體特征長度。
[0019] 所述的步驟1)中壓力掃描閥導(dǎo)線的引出方式和固定方式為：
[0020] 從待測汽車或模型的左后輪后方貼著車輪引出直到地面，然后沿著垂直于待測汽 車或模型的車身中軸線的方向向外貼地面引出，將壓力掃描閥導(dǎo)線貼在地面上固定。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0022] 1、適用于雷諾數(shù)掃掠工況及偏航工況的測試，與貼片式測壓系統(tǒng)不同，測壓孔技 術(shù)不存在車體外型面的導(dǎo)線布置，對流場及車體表面的壓力分布幾乎不存在干擾，所以對 所有測試工況皆無需重新布線。
[0023] 2、適用于不同結(jié)構(gòu)的風(fēng)洞及相應(yīng)的汽車試驗，因為本方法不牽涉到具體結(jié)構(gòu)的風(fēng) 洞且測壓孔系統(tǒng)在整車及模型車表面皆可實施，所以本發(fā)明的操作方法及概念可用于幾乎 所有的汽車風(fēng)洞試驗中。
[0024] 3、精度高，由于在車體后輪背部的局部分離區(qū)中引出導(dǎo)線，對汽車整體外流場繞 流結(jié)構(gòu)影響最小，且導(dǎo)線布置的扁平構(gòu)造將二次分離的影響降至最小，因此對氣動阻力和 表面壓力的干擾極小。
[0025] 4、在保證精度的基礎(chǔ)上，采用力壓同測法可減少近一半的測試時間（含連接測壓 管及二次起風(fēng)時間），由于風(fēng)洞測試費用與測試時間成正比，進(jìn)而節(jié)省了風(fēng)洞使用單位近一 半的測試費用；對于風(fēng)洞測試單位，在相同的測試周期內(nèi)增加近一半的客戶，經(jīng)濟(jì)效益和社 會效益顯著。
【附圖說明】
[0026] 圖1為測壓孔制作示意圖
[0027] 圖2為MIRA風(fēng)洞試驗的試驗段示意圖。
[0028] 圖3為掃描閥導(dǎo)線引出方式示意圖。
[0029] 圖4為雷諾數(shù)掃掠誤差絕對值圖，其中，圖（4a)為阻力系數(shù)誤差絕對值圖，圖（4b) 為升力系數(shù)誤差絕對值圖，圖（4c)為俯仰力矩系數(shù)誤差絕對值圖。
[0030] 圖5為有偏航角掃掠誤差絕對值圖，其中，圖（5a)為阻力系數(shù)誤差絕對值圖，圖 (5b)為升力系數(shù)誤差絕對值圖，圖（5c)為側(cè)向力系數(shù)誤差絕對值圖，圖（5d)為側(cè)傾力矩系 數(shù)誤差絕對值圖，圖（5e)為俯仰力矩系數(shù)誤差絕對值圖，圖（5f)為橫擺力矩系數(shù)誤差絕對 值圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0032] 實施例：
[0033] 本發(fā)明涉及到的車身表面壓力測量方法：為了能夠?qū)崿F(xiàn)模型表面接觸式壓力測 量，需要在待測的模型表面1上布置直徑為1mm的測壓鋼管2,且測壓鋼管2軸線垂直于模 型表面，測壓鋼管2再通過軟管3與壓力掃描閥測壓模塊上的管嘴相連，從而實現(xiàn)被測點風(fēng) 壓的傳遞與測量，試驗前先在車體模型上測壓點處鉆出直徑6mm的通孔4,然后將長35mm， 外徑5. 8mm的鋁制套筒5安裝到測壓點處的通孔4中，鋁制套筒5鉆有1~I. Imm的內(nèi)孔 用于安插測壓鋼管2,測壓鋼管2后接軟管3,再與壓力掃描閥相連，為了使鋁制套筒5布置 測壓鋼管2的端面與測壓點處的模型表面1光滑連接，在鋁制套筒5安裝完之后，再在數(shù)控 機床上將超出模型表面1的部分車除，如圖1所示。
[0034] 如圖2所示，圖為MIRA風(fēng)洞試驗的試驗段示意圖，試驗段前部有一段收縮段，氣流 由噴口流入試驗段，試驗?zāi)Ｐ图碝IRA車體，安裝在車頭距離噴口 3m左右的試驗段中軸線 處，將測壓軟管與壓力掃描閥相連接，并將壓力掃描閥置于車體內(nèi)部；采用輪下連接方式將 待測汽車或模型固定在汽車風(fēng)洞的應(yīng)變天平支撐結(jié)構(gòu)上，通過保形蓋板遮蔽輪底