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因此汽车风洞中通常采用驻室法测量风速。
图5IVK风洞的风速测量标定系数k取值比较
2.4静压梯度和水平浮力修正
‘最后,风洞的空间限制还会引起试验段的静压力分布不均匀,即静压力梯度。在真实路面上,汽车周围大气的压力是均匀的,不存在压力梯度,而在风洞中模型前后的静压力梯度很难等于零,由此在模型上产生“水平浮力”,相当于阻力测量误差为
ACon=堡Au・生dx
式中△c鲫为考虑水平浮力影响的阻力系数修正量,dep/以为静压梯度系数,%为压力系数,茗以喷口为零点的轴向坐标(顺风向为正),‰为模型的体积,4肼为模型的正投影面积。试验段的静压力梯度是汽车风洞流场品质优劣的重要指标。
边界层效应及其控制
3.1汽车风洞试验的边界层效应
汽车风洞试验有别予其他风洞试验的关键在于边界层问题。在实际路面上行驶的汽车,空气和路面等速相对车辆运动,气流在路面上没有边界层;而在风洞中汽车静止,运动的气流在同样静止的风洞地板上形成边界层。大量试验证明:随着边界层位移厚度的增加,阻力系数测量值减小;在位移厚度6‘=0—10mm范围内,气动阻力系数与边界层位移厚度之间总体呈线性递减的关系,线性递减系数的大小主要与汽车底盘的高度有关,底盘越低,线性递减系数越大。对普通轿车线性递减系数大约为0.002mm。¨ltl3J。而边界层对升力系数以及升力矩测量的影响非常复杂,已经很难用经验公式修正了。
汽车风洞的边界层主要通过模型前方来流的边界层和车辆底部边界层来影响试验数据,图6为汽车风洞的边界层问题示意图。
层)
(a)来流边界层风洞地板
路面实际来流剖而
(通过台理的控制.汽乍风洞中能够模拟均匀的肛L速刮而)
l定地板汽车底部边界层I实际路喃i汽乍底龈边界层
f未宽分发展)(充分发展)l(穆蝴系统可漠拗}匕j盘界层
篙其辆漏衙缪殇钐钐钐钐钐易黝
(”汽车模型底部边界层
图6汽车风涧的边界层问题示意图
图6(a)为典型的风洞静止地板形成的边界层,靠近地面的气流速度低;同时汽车底部的边界层发展也将和实际不同,如图6(b)所示。结果汽车底部的气流速度减小,整个汽车下部的气动阻力损失减小,另一方面流速减小可能使汽车底部气流的特性发生变化,由此导致底部压力分布与实际存在较大误差,升力(矩)的测量误差较大。
汽车底部风速降低意味着压力增加,而汽车两侧的压力变化很小,因此气流将向J'p-flil偏转,如图7所示¨4l。汽车风洞试验中边界层效应使来流与车轮之间形成附加的水平偏角,当然车轮附近的流动也很不同于实际,车轮的转动对局部的流动特征影响更大。
底部边界层引起的横向流汽车风洞
图7汽车底部边界层对车轮附近的流动影响
现在许多汽车风洞试验仍然在地板静止的传统风洞中进行,如果不进行汽车底部零件相关的气动试验(如制动气流、底部扩压气流等),或者不需要测量气动力系数的绝对值,边界层效应的影响或许可以忽略。越来越多的气动设计需要开发新的潜力,比如汽车底部或者冷却气流,这些开拓性的风洞试验应当充分考虑边界层效应的影响,改进风洞的边界层控制,或者对数据进行恰当的修正评估。
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