新概念汽车模型风洞试验研究.pdf
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1、2007年(第29卷)第4期汽 车 工 程Automotive Engineering2007(Vol.29)No.42007062新概念汽车模型风洞试验研究33 国家自然科学基金项目(50275052)资助。原稿收到日期为2006年3月14日,修改稿收到日期为2006年6月22日。何忆斌,谷正气,吴 军,叶南海(湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙 410082)摘要 用模型风洞对新概念车在不同横摆角下纵对称面上压力系数、整车气动力和气动力矩的变化以及纵对称面尾部流态分布进行了试验研究。通过和同等试验条件下典型汽车的气动性能对比,由于新概念车良好的外部流线,其气动性能明显优于典
2、型汽车。关键词:新概念车;模型风洞试验;横摆角;气动性能An Experimental Study on the Aerodynamic Characteristics ofNew Concept Car byW ind Tunnel TestHe Y ibi n,Gu Zhengqi,W u Jun&Ye Nanha iHunan University,State Key Laboratory of Advanced Technology forVehicle Body Design&Manufacture,Changsha410082 AbstractAn experimental stu
3、dy on the aerodynamic characteristics of New Concept Car is conducted bymodelwind tunnel test,covering the pressure coefficient and wake vortices on longitudinal symmetry plane,aswellas aerodynamic forces and moments under different yaw angles.The results are compared with thatof a typical com2mon c
4、ar under same testing conditions,which show that theNew ConceptCar has better aerodynamic characteristicsthan common car due to its ideal streamlined body.Keywords:New Concept Car;M odel wind tunnel test;Yaw angle;Aerodynam ic performance前言新型概念汽车(即类菱形车)是在考虑乘用车辆行驶安全性、乘坐舒适性、燃油经济性、操作方便性、外形美观性的基础上而提出的一种
5、概念车,其轮系按照菱形布置,前后各一驱动轮,车中部为两从动轮,这为车体流线型设计、整车气动特性优化提供了良好的基础,图1为新概念车的外形效果图1。图1 新概念车的外形效果图文中主要针对新概念车的气动特性进行试验研究,其他方面性能研究从略。试验研究主要从以下3方面进行:(1)研究不同横摆角下新概念车的气动力、力矩和纵对称面压力系数,从而了解新概念车的侧风性能和操纵稳定性;(2)观察汽车模型尾部纵对称面上的流态,从而对汽车流场中最复杂的尾部区域进行探索;(3)将新概念车模型与典型汽车模型的气动性能进行对比研究,发现其中的差别。1 风洞试验物理环境与仪器设备111 风洞试验物理环境汽车模型风洞试验在
6、闭口直流式切角矩形低速风洞中进行。试验抽吸段尺寸的长 宽 高为2m1m018m,风洞全长1815m,最大风速60m/s,常用风速1550m/s。图2为试验模型及均匀抽吸地268 汽 车 工 程2007年(第29卷)第4期板在风洞中的安装图2。图2 模型及均匀抽吸地板在风洞中的安装图为了消除地面效应对试验数据的影响,采用均匀抽吸地板,整个抽吸地板由4块板拼接而成,玻璃钢结构,每块地板尺寸为800mm500mm,4块地板总面积为800mm2 000mm,厚度35mm,地板的上表面均匀地排列着许多小孔,小孔间距为5mm,孔径016mm。图3为新概念车试验模型及均匀抽吸地板在风洞中的照片。本次试验取吸
7、气系数Cq=01005 7(抽吸流量/来流流量 100%)。新概念车身外形尺寸(长 宽 高)为4 655mm1 876mm1 260mm,正投影面面积为11705m2,车的试验模型缩尺比例为15,风洞试验阻塞比为815%。图3 新概念车试验模型在风洞中的照片112 仪器设备盒式六分量应变天平,其量程为:Y向(竖直升力方向)50N;X向(水平来流阻力方向)50N;Z向(侧向力方向)60N;My=10Nm;Mx=6Nm;Mz=15Nm,天平的精度为012%,准度为013%,用于测量汽车模型气动六分力。步进式机械扫描阀用于测量汽车表面压力。粒子图像速度场仪(particleimage velocim
8、etry,PI V)用来测量汽车模型外流场的速度场和涡量场。2 新概念车与典型汽车气动性能对比为了研究新概念车与典型汽车气动性能的区别,在相同试验条件下对新概念车和典型汽车模型进行了风洞对比试验。在模型风洞试验中,试验状态的选择包括以下方面。(1)由于气体的黏性作用,在不同的雷诺数条件下测得的气动力系数会稍有差别,试验研究了不同来流速度对汽车模型气动性能的影响。(2)实际上,汽车在地面前进时前方的空气相对于地面是静止的(不考虑风速);而在风洞试验时,来流相对于地面(底板)是运动的,用风洞模型试验来研究汽车的气动力时会存在“地面效应”,这是由于风洞地板边界层的影响造成的。为了降低地板边界层造成的
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- 新概念 汽车模型 风洞试验 研究
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