汽车在环境风洞内流场的数值模拟与实验研究

为研究汽车在环境风洞内的流场特性,建立了环境风洞和整车数值模型,考虑了风洞喷口和收缩段的阻塞效应、边界层抽吸以及实验设施等对汽车流场的干扰效应,对环境风洞内汽车前方、车身和车轮周围、冷却模块以及机舱内的流场进行了数值模拟。对车身表面的静压以及车身周围和车底部的风速等进行测试,通过数值模拟结果与实验结果的对比,表明数值风洞能准确预测汽车在环境风洞内的流场特性。研究结果显示:汽车前端气流的速度分布沿着气流方向发生显著变化,越接近前端冷却模块时风速的均匀性变得越差;汽车底部气流受地面、车底和轮胎旋转等的共同影响呈现规律性的变化,车底风速沿车身纵向先增大后减小。本方法对研究汽车在环境风洞内的热气动性能以及开发数值风洞提供了新的思路和参考。

基于汽车实际行驶姿态的气动力风洞试验分析

介绍了国内首个可模拟实际道路行驶车身姿态的整车风洞,并通过对比两种天平连接方式所测量的多类型车辆试验数据,得出浮动模式下的一般试验车辆上浮范围在3~4 mm,性能车辆上浮范围在2~3 mm。由于汽车风阻系数以及偏航状态均会随风速增加而增大,因此本文将空气流速设置为高速140 km/h,该风洞测试环境下浮动模式的气动阻力系数比固定模式高出0.001~0.003,二者偏航力矩的最大差异范围在3~23 count。因此,在气动力风洞试验中,车辆与天平不同的连接方式对测试结果有明显的影响,应根据试验需求选取合适的连接方法,以获得更真实的测试数据。

汽车环境舱流场的数值模拟与实验研究

采用实验方法研究了汽车环境舱在无车状态下的风速分布、边界层厚度、轴向静压梯度以及动压稳定性等流场特性;采用数值模拟方法建立1∶1的汽车环境舱模型,考虑环境舱内各种实验设施设备对流场的干扰效应,对环境舱内的流场分布进行了数值模拟。研究结果表明:汽车环境舱内的流场比较紊乱,试验段的流场呈现发散射流状态;主风机出口风速分布不均匀,最高风速与最低风速之间相差36 km/h;气流从风机流出后风速衰减明显,轴向静压梯度变化大;试验段内气流的边界层较厚,距离风机中心方向越远边界层厚度不断增大;数值仿真结果表明主风机的安装位置和尺寸对环境舱流场有一定影响,增大风机出风口的尺寸可以改善环境舱试验段的流场品质。

汽车环境风洞和环境舱流场品质的对比研究

汽车环境风洞和环境舱的流场品质直接影响汽车的各项热气动性能测试结果的准确性。采用试验与计算流体动力学(CFD)仿真相结合的方法研究对比了环境风洞和环境舱的流场品质。试验测试了环境风洞和环境舱试验段特定区域的风速均匀性、边界层厚度、轴向静压梯度和动压稳定性等流场参数,使用CFD方法对环境风洞和环境舱进行流场三维数值模拟。通过对比环境风洞和环境舱的整体流场特征,分析了影响环境风洞和环境舱内流场差异的原因。试验和数值仿真结果表明:汽车环境风洞试验段流场的风速均匀性、边界层、轴向静压梯度、动压稳定性以及气流和风速分布等流场品质明显优于汽车环境舱。