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技術(shù) | 中國(guó)汽研汽車空氣動(dòng)力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型

2021-10-28 18:35:03·  來(lái)源：中國(guó)汽研汽車工程技術(shù)中心  作者：黃滔  
　
CAERI Aero Model模型設(shè)計(jì)及風(fēng)洞試驗(yàn)中國(guó)汽研風(fēng)洞中心和清華大學(xué)徐勝金老師團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研發(fā)的感知型CAERI Aero Model，不僅可以滿足傳統(tǒng)汽車風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)標(biāo)、校準(zhǔn)等功
CAERI Aero Model·模型設(shè)計(jì)及風(fēng)洞試驗(yàn)

中國(guó)汽研風(fēng)洞中心和清華大學(xué)徐勝金老師團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研發(fā)的感知型CAERI Aero Model，不僅可以滿足傳統(tǒng)汽車風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)標(biāo)、校準(zhǔn)等功能，而且配備了多種傳感器，可實(shí)現(xiàn)環(huán)境物理量參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量以及模型、測(cè)量系統(tǒng)間的信息交互，并且配備了階背、快背、方背以及皮卡四種尾部造型，創(chuàng)新了汽車空氣動(dòng)力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的概念。本期將介紹CAERI Aero Model的模型設(shè)計(jì)及風(fēng)洞試驗(yàn)信息。

一、模型設(shè)計(jì)

造型配置

除了包含有乘用車常見(jiàn)的階背、快背、方背車型。關(guān)注到近年來(lái)皮卡進(jìn)城限制正逐漸放寬。主機(jī)廠也對(duì)皮卡的空氣動(dòng)力學(xué)性能越發(fā)重視。因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中國(guó)汽研標(biāo)準(zhǔn)模型時(shí)，增加了皮卡車型配置。


1、造型設(shè)計(jì)

作為國(guó)內(nèi)首款汽車空氣動(dòng)力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型，我們對(duì)方背車型進(jìn)行了針對(duì)性的設(shè)計(jì)，使其更具有中國(guó)市場(chǎng)SUV特征，提升標(biāo)準(zhǔn)模型在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)、行業(yè)內(nèi)的普遍適用性。此外，在方背車型配置中，我們還升級(jí)了可調(diào)節(jié)尾翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代汽車尾翼已經(jīng)不再是方程式賽車、超跑的專屬，在許多普通乘用車，尤其是SUV車型，尾翼慢慢成為必備部件之一。標(biāo)準(zhǔn)模型的尾翼通過(guò)多個(gè)電機(jī)控制，可快速完成不同角度、位置、長(zhǎng)度的變化，使我們的標(biāo)準(zhǔn)模型具備了進(jìn)行汽車尾翼空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)研究的功能。


2、感知型設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的汽車空氣動(dòng)力學(xué)研究在穩(wěn)態(tài)或者準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)下進(jìn)行，對(duì)瞬態(tài)數(shù)據(jù)測(cè)試能力要求不高，而非穩(wěn)態(tài)汽車空氣動(dòng)力學(xué)存在著強(qiáng)瞬態(tài)性，流場(chǎng)和氣動(dòng)力強(qiáng)相關(guān)性等特征，現(xiàn)有的汽車標(biāo)準(zhǔn)模型均不能夠完成相關(guān)測(cè)試任務(wù)，因此為了順利開(kāi)展非穩(wěn)態(tài)汽車空氣動(dòng)力學(xué)的研究，我們對(duì)中國(guó)汽研汽車空氣動(dòng)力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行了感知型設(shè)計(jì)，創(chuàng)新了汽車空氣動(dòng)力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的概念。為了能夠?qū)崿F(xiàn)感知功能，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模型主體骨架進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，在標(biāo)準(zhǔn)模型的前中后以及內(nèi)部均設(shè)計(jì)有傳感器布置區(qū)域，能夠滿足各類環(huán)境物理量參數(shù)的測(cè)量需求，實(shí)現(xiàn)模型、測(cè)量系統(tǒng)間的信息交流。
結(jié)合風(fēng)洞非穩(wěn)態(tài)發(fā)生裝置，標(biāo)準(zhǔn)模型可以用于風(fēng)洞非穩(wěn)態(tài)氣流標(biāo)定，不同風(fēng)洞數(shù)據(jù)相關(guān)性研究、對(duì)標(biāo)等工作，可為非穩(wěn)態(tài)空氣動(dòng)力學(xué)研究奠定重要基礎(chǔ)。



3、基本尺寸參數(shù)

中國(guó)汽研空氣動(dòng)力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型CAERI Aero Model模型基本尺寸參數(shù)如下圖所示。


二、風(fēng)洞試驗(yàn)

冷卻模塊風(fēng)阻試驗(yàn)

CAERI Aero Model標(biāo)準(zhǔn)模型的冷卻模塊是由實(shí)際的散熱器、冷凝器組成。對(duì)散熱器、冷凝器單體進(jìn)行了風(fēng)阻試驗(yàn)，得到壓降與通過(guò)風(fēng)速的關(guān)系曲線。這將為標(biāo)準(zhǔn)模型內(nèi)流阻力的仿真提供關(guān)鍵的設(shè)置參數(shù)。


1、整車風(fēng)洞試驗(yàn)

作為中國(guó)汽研氣動(dòng)-聲學(xué)風(fēng)洞非常重要的標(biāo)定工具之一。我們已經(jīng)完成了CAERI Aero Model多次的整車風(fēng)洞氣動(dòng)試驗(yàn)，下圖對(duì)比了四種車型基礎(chǔ)工況的Cd值和Cl值，可以發(fā)現(xiàn)盡管四個(gè)車型間只有后上部分結(jié)構(gòu)不一樣，而各自的阻力、升力性能有著較大的差異。不同車型的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)或工程案例很大可能并不完全通用，這也肯定了在開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)模型中多車型設(shè)計(jì)的必要性。


除了基本的氣動(dòng)測(cè)試常規(guī)工況外，也完成了風(fēng)洞內(nèi)邊界層抽吸系統(tǒng)以及天平的五帶移動(dòng)路面系統(tǒng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模型氣動(dòng)性能影響的相關(guān)工況。標(biāo)準(zhǔn)模型本身零部件狀態(tài)改變的相關(guān)工況也完成了測(cè)試，包括格柵、后視鏡、輪輞等。詳細(xì)的試驗(yàn)結(jié)果請(qǐng)參閱Introduction of a new car model series for aerodynamics research-Tao Huang, Jin sheng Liu, Xian zhong He, Han Bu, Qing yang Wang, Sheng jin Xu, Xi jia Zhu, 2021(sagepub.com). https://journals.sagepub.com/doi/full/10.1177/09544070211053528


2、其他應(yīng)用試驗(yàn)

應(yīng)用中國(guó)汽研標(biāo)準(zhǔn)模型CAERI Aero Model，我們還進(jìn)行了其他的一些試驗(yàn)研究。包括和上海交通大學(xué)彭迪老師團(tuán)隊(duì)合作的快響應(yīng)壓敏涂料PSP流動(dòng)測(cè)量技術(shù)在汽車表面壓力測(cè)量應(yīng)用研究，這種方法使壓力測(cè)量從傳統(tǒng)的逐點(diǎn)測(cè)量表面壓力轉(zhuǎn)為全域壓力測(cè)量。
此外，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)模型還進(jìn)行了非穩(wěn)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)在風(fēng)洞內(nèi)的標(biāo)定試驗(yàn)以及尾翼基礎(chǔ)研究試驗(yàn)。下圖展示了試驗(yàn)的部分測(cè)試結(jié)果。

 
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