第七章 汽车空气动力学试验.ppt

汽车空气动力学 汽车空气动力学试验 7.1 汽车空气动力学试验的重要作用 7.2 汽车风洞 7.3 汽车空气动力学试验的基本方法 7.4 汽车风洞试验技术 7.5 风洞试验测试仪器 7.6 流态显示试验方法 7.7 汽车风洞试验模型 7.8 空气动力学道路试验 7.1 汽车空气动力学试验的重要作用 1.从绪论中提到空气动力学是一门试验科学，许多结论都来自试验数据的分析和推理。（先有试验，后有理论，然后再通过理论指导实践） 2.尽管基于流体力学的航空空气动力学对汽车空气动力学有一定的指导作用，但由于汽车周围流场存在着复杂的气流分离现象，难以象飞机那样进行模拟计算，因此汽车的空气动力学研究主要以风洞试验为基础。 好处： 1.?通过试验揭示汽车周围复杂流场的流动本质 2. 验证汽车空气动力学理论分析和数值计算结果 7.2 汽车风洞 汽车风洞是一种按一定要求建造的管道。它利用动力装置产生可以调节的气流，能够模拟或基本模拟大气流场的状态，以供汽车进行空气动力学试验。 风洞发展历程 1.国外风洞概况 1871 英国 弗兰克 H 维纳姆（Hrank H.Wenhan ） 建造了世界上第一座风洞。 莱特兄弟(美)利用风洞发明了世界上第一架实用飞机 埃菲尔（法）开口式 普朗特（德）闭口回流，哥廷根空气动力研究院 美国NASA（Ames），世界最大风洞，24.4m×36.6m， 苏联，日本 2.国内风洞概况 1936年，清华大学建成国内第一座风洞 1958年，哈军工 1978年，CARDC，亚洲最大风洞，8m×6m，12m×16m 1999年， CARDC，建成具有世界规模的跨声速风洞 2004年，吉林大学，国内首座汽车专用风洞 2007年，同济大学，国内首个地面交通工具风洞中心 … … 汽车风洞分类 直流式风洞 （吸入式和吹出式） 优点：结构简单，成本低。 缺点：风扇功率大，空气温度、湿度难以保持恒定，流场品质受外界干扰。 直流式风洞又称为艾菲尔式风洞 汽车风洞分类 回流式（哥廷根式）风洞 优点： a）风扇功率小（气流能量可以再利用） b）空气温度和湿度可以保持恒定。 缺点： 结构复杂，占地面积大，建造成本高 汽车风洞分类 按照试验段的型式 表征风洞特征的基本参数 试验段的最大气流速度 试验段的横截面积 试验段流场性能（风速均匀性，紊流度等） 世界主要风洞参数表 世界主要风洞参数表 汽车风洞的外观 同济大学汽车风洞 直流式风洞的主要组成 回流式风洞的主要组成 试验段——整个风洞的核心 试验段截面气动外形的选择原则 在满足试验要求的前提下，采用最小的截面面积，以减小主电机功率；在给定截面面积的情况下，其截面特性应尽可能有利于复现汽车模型的绕流特性，以使风洞的洞壁干扰降至最低。 阻塞比＝模型的正投影面积/试验段横截面积 试验段的截面形状 截面A是航空风洞常用的截面外形，为对称的切角矩形 截面B为半圆形 截面C为非对称切角矩形（C截面和B截面的面积相等）。 B、C 较适合汽车风洞试验 转盘 地面效应吸除装置 调压缝（孔） 功用：向风洞内补充空气,以保证试验段的压强与风洞外环境的大气的压强基本相等 扩压段 拐角与导流片 气流必须转360度，理论上弯道越缓越好，但占用空间太大 气流能量在四个拐角的损失约占整个风洞能量损失的30%到50%,其中尤以第一和第二拐角的损失为大。 导流片减少漩涡，降低能量损失。（还可以降低噪音，甚至还可以使风洞冷却 ） 动力段——风洞的心脏 功用：向风洞内的气流补充能量，以保证气流以一定速度运转。 组成：动力段外壳（圆截面管道）、风扇、整流罩、预扭导流片和反扭导流片 动力段（风扇段） 动力段（风扇段） 动力段 风扇：由电动机驱动，通过转动来维持整个风洞洞体内部气体流动的能量 电动机：电动机一般可装在整流罩内；也有的风洞把电动机装在风洞之外，用长轴传入而带动风扇旋转 整流罩：使风扇前后保持流线型，改善气流的性能，尤其是防止分离。 预扭导流片：使气流预先有相反方向的旋转，在设计状态下，经过风扇后恢复为轴向流动。支承整流罩。 反扭导流片 ：可将气流经过风扇后的旋转动能转变为气流的压力能。 稳定段  使来自上游紊乱的不均匀气流稳定下来，使漩