3/4开口试验段汽车风洞的风阻测量误差分析与修正

汽车风洞用3/4开口试验段模拟真实道路气动环境,有限的试验段尺寸、地面边界层及射流剪切层会干扰流场,从而引起风阻测量误差。根据简化势流模型分析,3/4开口试验段存在模型实体阻塞、喷口阻塞、收集口阻塞以及水平压力梯度4项系统误差源,其中模型实体阻塞让风阻测量值偏低,喷口和收集口阻塞让风阻测量值偏高,彼此平衡抵消机制使3/4开口试验段风洞具有能够适应更大尺寸模型的优势。利用Mercker-Wiedemann修正方法,结合同济大学整车气动声学风洞,计算修正了3辆不同尺寸车型的风阻系数。结果显示:设定风阻系数误差不超过1%为标准,3/4开口试验段汽车风洞最大阻塞比为15%;水平压力梯度对风阻系数误差的影响更大,风洞设计和验收标准应保证dC_(p)(x)/dx≤0.001/m。

氢燃料电池汽车在风洞试验中的氢泄漏扩散分析

采用数值模拟方法,研究氢燃料电池汽车在发生氢泄漏情况下,氢气在风洞内部的流动扩散规律与分布情况。当风洞模拟汽车以80 km/h行驶工况时,车底部泄漏的氢气紧贴着汽车表面向后移动进入汽车的尾流区,氢气浓度随着离汽车尾部距离的增加而降低。从收集口进入流道内的氢气集中在中、底部,具有明显的浓度梯度,经过风扇区后变得均匀;10 s后车底泄漏的氢气又重新回到试验段,与车底正在泄漏的氢气汇合,造成整个区域氢气浓度的持续升高。由于风洞流道拐角导流片的存在,流道内测的氢气浓度升高的更快。当风洞模拟汽车怠速工况时,泄漏的氢气大多在试验段内流动扩散,流道内几乎检测不到氢气。受试验段内气流扰动的影响,汽车两侧的氢气呈现出不对称分布,顶部的氢气集中在车左侧。根据数值模拟结果给出了氢浓度传感器的安装位置建议。

桥面侧风对行车安全性影响的概率评价方法

针对高速公路综合管理需求,研究强风天气的大跨度桥梁行车安全性问题。在考虑风速、车型、路面条件和车速的基础上,分析了4种典型车辆的安全行车临界风速,结合桥位风速观测资料统计和桥梁结构对桥面风速的影响,建立桥面行车高度的等效风速概率模型,提出了概率评估方法,并将此方法应用于杭州湾跨海大桥和苏通长江公路大桥的桥面行车安全性分析。研究结果表明:侧滑是行车安全性的主要问题,大跨度桥塔附近的侧风影响最为严重。

山区峡谷桥梁抗风设计风速的确定方法

首先通过分析四渡河峡谷大桥桥位周边地区标准气象站的基本风速数据,拟合基本风速和海拔的变化关系,用海拔修正确定山区峡谷大桥的基本设计风速;然后通过地形模型风洞试验研究影响山区峡谷风速的主要因素。结果表明:山区峡谷风速主要受峡谷风、越山风和遮挡三大类地形效应影响,相应风向的设计风速大小可用地形系数修正;山区峡谷桥梁的设计基本风速受海拔影响很小,随着海拔增高,基本风速略有增大;山区峡谷桥梁的抗风设计风速等于桥位的基本风速乘以地形修正系数,而平坦地貌的平均风速剖面模型已不再适用。

浦东地区近地强风特性观测研究

20 0 0年 8月当“派比安”和“杰拉华”台风接近上海时 ,浦东气象局的 1 0m高度极值风速记录超过 2 4m/s,笔者用超声风速仪在离地 2 0m高处采集到近 2 0h的三维强风样本。经过对实测风速数据的分析 ,得到了平均风速和风向、阵风因子、湍流度、湍流积分长度、摩阻速度以及湍流功率谱密度函数等强风特性 ,分析结果表明 :近地强风的湍流度和阵风因子较高 ,湍流积分长度约在 80m左右 ,水平 (纵向和横向 )湍流功率谱密度函数与Simiu谱基本一致 ,但垂直湍流功率谱与Panofsky谱相差较大。

大气边界层湍流积分尺度的分析方法

分析了大气边界层风洞中模拟湍流和实测大气湍流的积分尺度 ,通过风洞中的模拟湍流积分尺度分析 ,检验了Taylor假设的合理性 ,并比较了五种常用方法的计算结果 ,确定出合适的分析方法 ;利用自相关函数直接积分和自拟合模型 (AR模型 )的方法分析了实际大气湍流的积分尺度 ,结果证明自相关函数直接积分的方法最为简便合理 .

关于风洞中用尖劈和粗糙元模拟大气边界层的讨论

尖劈和粗糙元广泛地应用于风洞试验中的大气边界层模拟,该技术成功模拟了不同地貌特征的平均风速和湍流度剖面。随着风工程研究的深入,了解尖劈和粗糙元模拟过程中的作用机理有助于准确地模拟各种大气边界层湍流功率谱和尺度特性。试验表明:尖劈利用其迎风平板的分离流产生湍流涡旋,迎风板的宽度决定了涡旋的大小和湍流脉动强度,同时迎风板阻塞比沿高度递减产生近似线性的风速剖面;粗糙元用于模拟实际地面的摩擦效应,调整平均风速和湍流度的剖面分布。遗憾的是,尖劈下宽上窄的结构特点决定了该技术模拟的湍流功率谱和积分尺度的高度变化律与实际大气边界层相反。基于对模拟机理的认识,异型尖劈上部形状有助于模拟大比例模型试验要求的湍流风场。

风的湍流特性两种分析方法的比较及其应用

风的湍流特性实测研究中常用两种分析方法:矢量法是水平风速风向由二维风速矢量表示,即自然风为纵向分量和横向分量的矢量和;标量法是水平风速用绝对风速和风向两个标量表示.由于对水平分量的定义差别,两种方法对应的湍流脉动特性分析结果(如平均风速、阵风因子、湍流度、功率谱密度和湍流积分长度等)不一致,将两种方法用于分析广东、上海、福建和江苏等地实测的四组脉动风速数据,结果证明不同的分析方法给统计结果带来差异,差异的大小随着风的脉动强度增大而增大.

TJ-2风洞汽车模型试验的修正方法

讨论了同济大学TJ-2风涧汽车模型试验的修正方法,通过MIRA标准模型组和桑塔纳2000轿车1/4模型的气动力比较试验,建立了TJ-2风洞汽车模型试验的修正程序。比较试验分别在TJ-2和德国斯图加特大学IVK汽车模型风洞中实施。试验分析数据相比,两者之间修正后的阻力系数误差在0.006以内。比较试验结果证明了TJ-2风洞汽车模型试验测量的可靠性和修正方法的适用性。

大面积屋顶上下表面脉动风压的相关性分析

通过对武汉体育场屋顶风洞试验上下表面同步测压数据的分析 ,研究了屋顶上下表面脉动风压的相关性及其和屋顶脉动风荷载之间的关系 ,并通过分析有关文献建议的脉动风压计算方法可能产生的误差 ,初步讨论了体育场大面积屋顶结构在抗风实验研究中上下表面非同步测压技术的可行性和可靠性 。

边界层风洞主动模拟装置的研制及实验研究

研制可控振动尖劈在风洞中模拟湍流边界层,寻找一种简易可行的运动控制结构和方法,试验结果证明了尖劈的低频机械振动增强了相应频率的湍流能量,增大了湍流积分长度。

汽车风洞试验中的雷诺数、阻塞和边界层效应问题综述

对汽车风洞试验中的雷诺数、阻塞和边界层效应进行了分析并得出若干结论：首先，采用缩比模型时，雷诺数将对气动力测量产生影响，雷诺数过低通常会使阻力系数测量值偏大约1％～2％，而更低的局部雷诺数甚至会改变局部气流特性；其次，有限的风洞尺寸必然产生阻塞效应，它影响气动力和试验参考风速的测量，但可以通过适当的经验方法和合理的标定程序进行修正；最后，风洞固定地板产生的边界层会干扰车辆底部和车轮附近的气流。如果没有任何边界层控制措施，气动阻力测量值会偏小，而升力测量值偏大；且底盘越低误差越大，因此须采取合理的控制方案以降低边界层对气动力测量的影响。

紧凑型缩尺模型风洞流道设计及其仿真验证

汽车风洞设计中,地面积不足是常见的工程难题,因此为了符合风洞喷口和试验段长度设计的标准,不得不采用紧凑型流道设计来减小风洞占地面积,以保证流场品质和风洞能量比等风洞核心技术指标不降低。应用计算流体动力学仿真方法,分析评估被压缩的扩散段内流动分离及二次流风险,优化转角导流片尺寸和间距,确保转角4出口的流场均匀性和湍流度指标最优。提出汽车风洞工程经济性指标风洞占地面积比,对比基础设计方案,紧凑型流道设计风洞占地面积减少近30%。

渡槽槽体结构风载体形系数的风洞试验研究

本文对于渡槽槽体结构模型进行了风洞实验研究 ,对于矩形渡槽槽体在均匀流场和具有 1 8%湍流度的湍流场中各取三种不同的高宽比进行了风洞试验 ,测量了在槽内有水和无水两种情况下槽体各个部位的风压系数 ,从而计算得出了渡槽结构风载体型系数 .从实验的初步的结果来看 ,渡槽结构风载体型系数同近年来我国编制的桥梁抗风设计指南中类似结构物的风载体型系数比较接近 ,但是同以往在渡槽抗风设计时所使用的参数有一定的差别 .本文中得出的渡槽槽体结构的风压分布和风载体型系数 ,为渡槽结构的抗风设计提供了参考依据 .

跨海长桥风致行车安全研究

基于风作用下车辆模型行驶极限状态分析获得了相应的安全行驶临界风速,应用概率统计方法建立了桥位风速统计和极值风速概率分布模型,桥面风环境测速风洞试验给出了自然风与桥面行车风环境的关系,进而评估了自然风作用下车辆不同车速条件下的桥面行驶安全性。采用上述评估方法针对杭州湾跨海大桥的研究,表明了风障措施提高桥面行车安全的有效性。

钢箱梁桥的抗风问题及其对策研究

以日本名古屋矢田川三跨连续钢箱梁桥为例 ,通过风洞试验与计算流体力学 (CFD)分析方法研究了主梁宽高比小于 2的大跨度梁式钢桥的抗风问题 .研究表明 ,此类桥梁存在高风速区的大振幅自激性涡振及驰振机制 ,应引起足够的重视 ,采取必要的减振措施 。

移动带系统升力实验与数值研究

对空载时移动带系统所产生升力进行实验测量和数值计算,两者得到的升力相差很小,表明所使用的数值计算方法具有可行性,并利用数值计算分析移动带系统与车型的关系.结果表明:对于不同车型,移动带系统给车身升力系数测量带来的影响均在0.040左右.风洞实验可利用该关系对测量结果进行修正.

风洞试验中车辆锚定方式对气动力测量的影响分析

利用国内首个整车气动-声学风洞对某车辆在两种锚定方式下的气动力进行测量。结果表明,传统的浮动模式在高风速时车尾上翘,且上翘高度随着风速增加而增大。导致气动阻力系数比固定模式大,最大差值0.006。风速高于100km/h时气动升力系数比固定模式小,最大差值0.007。因此,整车气动力测量时应考虑锚定方式的影响,根据试验目的和条件合理选择车辆锚定方式,以保证测试精度。

利用风扇罩主动格栅实现对车辆冷却气流的控制

从汽车冷却气流形成机理分析入手,提出采用风扇罩主动格栅(Fan Housing Active Grille Shutter,FHAGS)对气流进行主动控制的技术手段。该技术有别于传统的主动格栅(Active Grille Shutter,AGS)只侧重降低风阻的单一功能,既可以保持传统风扇罩提高强制对流效率的特点,又可以提高中高速下的冲压气流流量。利用该技术,在等效冷却的前提下可以有效降低冷却风扇的转速,从而达到降低油耗、减小噪声的目的。以一辆参考车作为研究对象,通过计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)分析和试验验证,归纳推导出冷却气流的计算公式和控制逻辑,并结合热环境风洞试验对该技术的有效性进行验证。试验表明,FHAGS作为一项汽车节能降噪技术,具有一定的推广价值。

上海“派比安”台风实测结果的二维脉动风谱拟合

本文根据上海“派比安”台风实测风速资料 ,运用快速傅立叶变换得到了“派比安”台风的水平风速功率谱和垂直风速功率谱 ,并把实测风谱与常用水平脉动风谱和垂直脉动风谱相比较 ;在Kolmogrove理论的基础上 ,对实测水平脉动风谱和垂直脉动风谱进行了曲线拟合 ,得到了水平脉动风功率谱和垂直脉动风功率谱常用拟合曲线。