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作者:kg lee
下圖:寶馬實車風洞試驗段:
下圖:動力段風扇
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下圖:風洞整體圖
下圖:風洞實驗室內外景
下圖:實驗現場圖(分別是側偏6度,0度,15度的情況)
氣動力天平是用來測量模型的氣動力和力矩的測量儀器。圖示天平為六分量應變式汽車專用天平,可以用來測量 汽車的阻力、升力、側力、橫擺力矩、側傾力矩和俯仰力矩。這個是最基本的測量,一般的企業做這個測量可以驗證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
汽車模擬風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而產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:
流場顯示試驗,主要用于觀測車輛內外的空氣流動、車身表面的塵土污染以及車窗上的水滴流動等現象。流場定量測量可以測得流場中待測點的流場數值(一般為與速度有關的數值),主要用于分析流場特性,如汽車尾部流場特性等。目前,流場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
絲帶法是用于觀察表面流場的常用方法。通過觀察粘貼在模型表面上的絲帶的運動狀況來確定模型表面的流譜。通過長飄綢帶來顯示連續的氣流流況。
絲帶的飄動方向和范圍即為模型表面該點處的氣流速度和方向變動范圍。通常選用輕柔的綢帶和細小的絲線。絲帶的長度和間距根據模型部位和流場的復雜情況等確定,長度一般在50-100 mm之間,間距一般在5-10 mm之間。在流場較復雜的部位,如前側窗附近,采用較短的絲線,間距也較小些。反之,在一些結構變化較小、流動較簡單的表面上布置的絲帶較長,間距也較大。絲帶法絲帶法簡單易行,各點流態清晰可見。但因絲帶本身的重量和慣性,與真實的流態略有差異。
②、煙流法
煙流法顯示周圍的氣流流場以及模型表面的分離流和尾部渦流等。試驗時,煙流發生器產生煙,并由梳狀管排出煙絲。煙流試驗風速通常選擇在10-20 m/s之間。
③、油膜法
油膜法主要用于汽車表面污染的研究,是將混有一定顏色的不易揮發、粘度較大的油液均勻地噴涂在模型或汽車表面。根據模型表面的油膜上的風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,并可在風洞停止吹風后一段時間內保持其表面流譜。但是需長時間吹風,油易流淌,模型及風洞易臟。
PIV(Particle Image Velocimetry),即粒子圖像測速法,是一種瞬態、多點、無接觸式的流體力學測速方法。PIV技術的特點是超出了單點測速技術(如LDV)的局限性,在同一瞬態記錄下大量空間點上的速度分布信息,并可提供豐富的流場空間結構以及流動特性。
PIV基本原理:在流場中撒布大量示蹤粒子跟隨流場運動,把激光束經過組合透鏡擴束成片光照明流場,使用數字相機拍攝流場照片,得到的前后兩幀粒子圖像,對圖像中的粒子圖像進行互相關計算得到流場一個切面內定量的速度分布,進一步處理可得流場渦量、流線以及等速度線等流場特性參數分布。
PIV示意圖:
PIV系統組成:
下圖:部分組件圖
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