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作者:kg lee
下圖:寶馬實(shí)車(chē)風(fēng)洞試驗段:
下圖:動(dòng)力段風(fēng)扇
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下圖:風(fēng)洞整體圖
下圖:風(fēng)洞實(shí)驗室內外景
下圖:實(shí)驗現場(chǎng)圖(分別是側偏6度,0度,15度的情況)
氣動(dòng)力天平是用來(lái)測量模型的氣動(dòng)力和力矩的測量?jì)x器。圖示天平為六分量應變式汽車(chē)專(zhuān)用天平,可以用來(lái)測量 汽車(chē)的阻力、升力、側力、橫擺力矩、側傾力矩和俯仰力矩。這個(gè)是最基本的測量,一般的企業(yè)做這個(gè)測量可以驗證CFD仿真的準確性。
下圖:六分量天平
下圖:六分量具體內容
(2)、地面抽吸設備
汽車(chē)模擬風(fēng)洞對模擬地面的邊界層具有較高的要求,其地面厚度不應超過(guò)地面間隙的1%~8%。否則將影響試驗結果。地面效應模擬使由于氣流相對于地板運動(dòng)而產(chǎn)生的附面層盡量的小。模擬地面效應一可以采用以下幾種方法:
流場(chǎng)顯示試驗,主要用于觀(guān)測車(chē)輛內外的空氣流動(dòng)、車(chē)身表面的塵土污染以及車(chē)窗上的水滴流動(dòng)等現象。流場(chǎng)定量測量可以測得流場(chǎng)中待測點(diǎn)的流場(chǎng)數值(一般為與速度有關(guān)的數值),主要用于分析流場(chǎng)特性,如汽車(chē)尾部流場(chǎng)特性等。目前,流場(chǎng)顯示試驗常用的方法有絲帶法、煙流法、油膜法,粒子圖像測速法(PIV)等。
①、絲帶法
絲帶法是用于觀(guān)察表面流場(chǎng)的常用方法。通過(guò)觀(guān)察粘貼在模型表面上的絲帶的運動(dòng)狀況來(lái)確定模型表面的流譜。通過(guò)長(cháng)飄綢帶來(lái)顯示連續的氣流流況。
絲帶的飄動(dòng)方向和范圍即為模型表面該點(diǎn)處的氣流速度和方向變動(dòng)范圍。通常選用輕柔的綢帶和細小的絲線(xiàn)。絲帶的長(cháng)度和間距根據模型部位和流場(chǎng)的復雜情況等確定,長(cháng)度一般在50-100 mm之間,間距一般在5-10 mm之間。在流場(chǎng)較復雜的部位,如前側窗附近,采用較短的絲線(xiàn),間距也較小些。反之,在一些結構變化較小、流動(dòng)較簡(jiǎn)單的表面上布置的絲帶較長(cháng),間距也較大。絲帶法絲帶法簡(jiǎn)單易行,各點(diǎn)流態(tài)清晰可見(jiàn)。但因絲帶本身的重量和慣性,與真實(shí)的流態(tài)略有差異。
②、煙流法
煙流法顯示周?chē)臍饬髁鲌?chǎng)以及模型表面的分離流和尾部渦流等。試驗時(shí),煙流發(fā)生器產(chǎn)生煙,并由梳狀管排出煙絲。煙流試驗風(fēng)速通常選擇在10-20 m/s之間。
③、油膜法
油膜法主要用于汽車(chē)表面污染的研究,是將混有一定顏色的不易揮發(fā)、粘度較大的油液均勻地噴涂在模型或汽車(chē)表面。根據模型表面的油膜上的風(fēng)紋可看出氣流的方向和流速大小。油的常用原料是液體石蠟、油酸和氧化鈦、氧化欽、氧化鋁或石墨按一定重量比的混合物。使用油膜法可使表面流譜圖像一目了然,并可在風(fēng)洞停止吹風(fēng)后一段時(shí)間內保持其表面流譜。但是需長(cháng)時(shí)間吹風(fēng),油易流淌,模型及風(fēng)洞易臟。
PIV(Particle Image Velocimetry),即粒子圖像測速法,是一種瞬態(tài)、多點(diǎn)、無(wú)接觸式的流體力學(xué)測速方法。PIV技術(shù)的特點(diǎn)是超出了單點(diǎn)測速技術(shù)(如LDV)的局限性,在同一瞬態(tài)記錄下大量空間點(diǎn)上的速度分布信息,并可提供豐富的流場(chǎng)空間結構以及流動(dòng)特性。
PIV基本原理:在流場(chǎng)中撒布大量示蹤粒子跟隨流場(chǎng)運動(dòng),把激光束經(jīng)過(guò)組合透鏡擴束成片光照明流場(chǎng),使用數字相機拍攝流場(chǎng)照片,得到的前后兩幀粒子圖像,對圖像中的粒子圖像進(jìn)行互相關(guān)計算得到流場(chǎng)一個(gè)切面內定量的速度分布,進(jìn)一步處理可得流場(chǎng)渦量、流線(xiàn)以及等速度線(xiàn)等流場(chǎng)特性參數分布。
PIV示意圖:
PIV系統組成:
下圖:部分組件圖
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