汽車空氣動力學(xué)試驗

汽車空氣動力學(xué)試驗第1頁/共97頁

汽車空氣動力學(xué)試驗7.1汽車空氣動力學(xué)試驗的重要作用7.2汽車風(fēng)洞7.3汽車空氣動力學(xué)試驗的基本方法7.4汽車風(fēng)洞試驗技術(shù)7.5風(fēng)洞試驗測試儀器7.6流態(tài)顯示試驗方法

7.7汽車風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ?/p>

7.8空氣動力學(xué)道路試驗第2頁/共97頁7.1汽車空氣動力學(xué)試驗的重要作用1.從緒論中提到空氣動力學(xué)是一門試驗科學(xué)，許多結(jié)論都來自試驗數(shù)據(jù)的分析和推理。（先有試驗，后有理論，然后再通過理論指導(dǎo)實踐）2.盡管基于流體力學(xué)的航空空氣動力學(xué)對汽車空氣動力學(xué)有一定的指導(dǎo)作用，但由于汽車周圍流場存在著復(fù)雜的氣流分離現(xiàn)象，難以象飛機那樣進行模擬計算，因此汽車的空氣動力學(xué)研究主要以風(fēng)洞試驗為基礎(chǔ)。好處：1.

通過試驗揭示汽車周圍復(fù)雜流場的流動本質(zhì)

2.驗證汽車空氣動力學(xué)理論分析和數(shù)值計算結(jié)果

第3頁/共97頁二、汽車空氣動力學(xué)開發(fā)程序（設(shè)計步驟）

汽車設(shè)計過程中的空氣動力學(xué)程序Audi100C3第4頁/共97頁7.2汽車風(fēng)洞

汽車風(fēng)洞是一種按一定要求建造的管道。它利用動力裝置產(chǎn)生可以調(diào)節(jié)的氣流，能夠模擬或基本模擬大氣流場的狀態(tài)，以供汽車進行空氣動力學(xué)試驗。第5頁/共97頁風(fēng)洞發(fā)展歷程1.國外風(fēng)洞概況

1871英國弗蘭克H維納姆（HrankH.Wenhan）建造了世界上第一座風(fēng)洞。萊特兄弟(美)利用風(fēng)洞發(fā)明了世界上第一架實用飛機

埃菲爾（法）開口式普朗特（德）閉口回流，哥廷根空氣動力研究院美國NASA（Ames），世界最大風(fēng)洞，24.4m×36.6m，蘇聯(lián)，日本第6頁/共97頁2.國內(nèi)風(fēng)洞概況1936年，清華大學(xué)建成國內(nèi)第一座風(fēng)洞1958年，哈軍工1978年，CARDC，亞洲最大風(fēng)洞，8m×6m，12m×16m1999年，CARDC，建成具有世界規(guī)模的跨聲速風(fēng)洞2004年，吉林大學(xué)，國內(nèi)首座汽車專用風(fēng)洞2007年，同濟大學(xué)，國內(nèi)首個地面交通工具風(fēng)洞中心……中國空氣動力學(xué)的掌門人：莊逢甘第7頁/共97頁跨聲速風(fēng)洞項目獲國家大獎2003年03月22日10:24人民網(wǎng)-人民日報海外版

據(jù)新華社成都3月21日電(奚啟新、蒲國永)我國自主設(shè)計建設(shè)的亞洲最大跨聲速風(fēng)洞項目日前獲得國家科技進步一等獎，它標志著我國跨聲速空氣動力研究能力已經(jīng)達到世界一流水平。我國自主設(shè)計建設(shè)的大型跨聲速風(fēng)洞，是我國航空航天事業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展的關(guān)鍵性基礎(chǔ)工程，是目前亞洲最大的跨聲速引射式風(fēng)洞。風(fēng)洞采用了當代最新技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計等主要技術(shù)達到世界先進水平，從1999年12月通氣試車以來，各項性能指標穩(wěn)定可靠，模擬狀態(tài)更接近真實飛行條件，獲取了眾多空氣動力學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新成果，特別是對我國載人航天工程和新型武器裝備研制發(fā)揮了重要作用。

第8頁/共97頁汽車風(fēng)洞分類直流式風(fēng)洞（吸入式和吹出式）優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低。

缺點：風(fēng)扇功率大，空氣溫度、濕度難以保持恒定，流場品質(zhì)受外界干擾。第9頁/共97頁直流式風(fēng)洞

又稱為

艾菲爾式風(fēng)洞返回第10頁/共97頁汽車風(fēng)洞分類回流式（哥廷根式）風(fēng)洞優(yōu)點：

a）風(fēng)扇功率?。饬髂芰靠梢栽倮茫?/p>

b）空氣溫度和濕度可以保持恒定。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，建造成本高

返回第11頁/共97頁汽車風(fēng)洞分類

按照試驗段的型式閉式半開式

開式半開式（槽壁式）

開式閉式閉式第12頁/共97頁

表征風(fēng)洞特征的基本參數(shù)

試驗段的最大氣流速度試驗段的橫截面積

試驗段流場性能（風(fēng)速均勻性，紊流度等）

第13頁/共97頁世界主要風(fēng)洞參數(shù)表廠家（國）啟用年份風(fēng)洞類別收縮比最大風(fēng)速km/h試驗段面積/m2風(fēng)速均勻性紊流度回路試驗段通用（美）1980回路閉式5.024065.9－－MIRA（英）1960直流閉式1.514034.9±20.8大眾（德）1967回流開式418037.5±1.20.6菲亞特（意）1976回流開式420030.0±10.1平寧法利納（意）1972回流半開式715011.8±0.50.3寶馬（德）1981回流槽閉式－18020.0－－第14頁/共97頁世界主要風(fēng)洞參數(shù)表廠家（國）啟用年份風(fēng)洞類別收縮比最大風(fēng)速km/h試驗段面積/m2風(fēng)速均勻性紊流度回路試驗段NRC（加）1970回流閉式620083.6±10.1日產(chǎn)（日）1988回流開式－25028±1.5－奔馳（德）1976回流閉式－27032.6±10.2豐田（日）1970回流閉口3.6620017.5－－JARI（日）1976直流閉式－205/83－±10.1沃爾沃（瑞）1986回流槽壁式－19827.6±0.5－奧迪(德)1999回流半開式－300km/h11－－第15頁/共97頁汽車風(fēng)洞的外觀第16頁/共97頁

同濟大學(xué)汽車風(fēng)洞總投資近5個億。兩座風(fēng)洞：空氣動力學(xué)低噪聲整車風(fēng)洞

A=27m2

熱環(huán)境整車風(fēng)洞

A=7/14m2第17頁/共97頁萊特兄弟的風(fēng)洞第18頁/共97頁直流式風(fēng)洞的主要組成收縮段擴壓段動力段試驗段穩(wěn)定段第19頁/共97頁回流式風(fēng)洞的主要組成收縮段擴壓段第一拐角導(dǎo)流片第二拐角擴壓段第三拐角第四拐角動力段試驗段穩(wěn)定段調(diào)壓縫第20頁/共97頁

試驗段——整個風(fēng)洞的核心第21頁/共97頁試驗段截面氣動外形的選擇原則

在滿足試驗要求的前提下，采用最小的截面面積，以減小主電機功率；在給定截面面積的情況下，其截面特性應(yīng)盡可能有利于復(fù)現(xiàn)汽車模型的繞流特性，以使風(fēng)洞的洞壁干擾降至最低。

阻塞比＝模型的正投影面積/試驗段橫截面積第22頁/共97頁試驗段的截面形狀截面A是航空風(fēng)洞常用的截面外形，為對稱的切角矩形截面B為半圓形截面C為非對稱切角矩形（C截面和B截面的面積相等）。

B、C較適合汽車風(fēng)洞試驗第23頁/共97頁轉(zhuǎn)盤大轉(zhuǎn)盤：模擬側(cè)風(fēng)或轉(zhuǎn)彎行駛偏心小轉(zhuǎn)盤：調(diào)節(jié)輪距和軸距第24頁/共97頁地面效應(yīng)吸除裝置返回第25頁/共97頁調(diào)壓縫（孔）功用：向風(fēng)洞內(nèi)補充空氣,以保證試驗段的壓強與風(fēng)洞外環(huán)境的大氣的壓強基本相等

返回第26頁/共97頁擴壓段功用：使氣流減速,使動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫菽?以減少風(fēng)洞中氣流的能量損失,降低風(fēng)洞工作所需的功率。風(fēng)洞的能量損失隨速度的立方變化A小V大動能大A大V小壓力勢能大安全網(wǎng)返回第27頁/共97頁拐角與導(dǎo)流片氣流必須轉(zhuǎn)360度，理論上彎道越緩越好，但占用空間太大氣流能量在四個拐角的損失約占整個風(fēng)洞能量損失的30%到50%,其中尤以第一和第二拐角的損失為大。導(dǎo)流片減少漩渦，降低能量損失。（還可以降低噪音，甚至還可以使風(fēng)洞冷卻）返回第28頁/共97頁

動力段——風(fēng)洞的心臟功用：向風(fēng)洞內(nèi)的氣流補充能量，以保證氣流以一定速度運轉(zhuǎn)。組成：動力段外殼（圓截面管道）、風(fēng)扇、整流罩、預(yù)扭導(dǎo)流片和反扭導(dǎo)流片第29頁/共97頁通用風(fēng)洞試驗段截面積：65.9m2單回流閉口風(fēng)洞；最大風(fēng)速：240公里/小時收縮比：5.0；電機功率3356KW(2003)，葉片直徑：13.1m第30頁/共97頁動力段（風(fēng)扇段）第31頁/共97頁

動力段（風(fēng)扇段）第32頁/共97頁動力段風(fēng)扇：由電動機驅(qū)動，通過轉(zhuǎn)動來維持整個風(fēng)洞洞體內(nèi)部氣體流動的能量電動機：電動機一般可裝在整流罩內(nèi)；也有的風(fēng)洞把電動機裝在風(fēng)洞之外，用長軸傳入而帶動風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)整流罩：使風(fēng)扇前后保持流線型，改善氣流的性能，尤其是防止分離。預(yù)扭導(dǎo)流片：使氣流預(yù)先有相反方向的旋轉(zhuǎn)，在設(shè)計狀態(tài)下，經(jīng)過風(fēng)扇后恢復(fù)為軸向流動。支承整流罩。反扭導(dǎo)流片：可將氣流經(jīng)過風(fēng)扇后的旋轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)變?yōu)闅饬鞯膲毫δ?。返回?3頁/共97頁

穩(wěn)定段

使來自上游紊亂的不均勻氣流穩(wěn)定下來，使漩渦衰減，使氣流速度和方向均勻性提高。

整流器（蜂窩器）：

由許多方形、圓形或六角形的等截面小管道并列組成功用：導(dǎo)直氣流，加快漩渦的衰減。整流網(wǎng)（紗網(wǎng)、紊流網(wǎng)）：

功用：加快漩渦的衰減

整流網(wǎng)的層數(shù)：2～5返回第34頁/共97頁

收縮段

使來自穩(wěn)定段的氣流均勻的加速，并有助于試驗段的流場品質(zhì)（氣流的均勻性、紊流度等）得到改善。

收縮比k：

k＝A1/A0,A1：進口的橫截面積

A0：出口的橫截面積收縮比越大，流場品質(zhì)越好；但是增加了建設(shè)成本。第35頁/共97頁7.3汽車空氣動力學(xué)試驗的基本方法一、試驗基本方法（1）模型風(fēng)洞試驗法測量方法

1：10，1：5或全尺寸模型，以便于修改模型不動，空氣流過模型優(yōu)點：易于控制試驗條件，費用低。缺點：流場相似性差，特別是洞壁和支架會對模型產(chǎn)生干擾，實驗數(shù)據(jù)需要修正。第36頁/共97頁（2）實車風(fēng)洞實驗

優(yōu)點：測量準確性高。缺點：費用高，在設(shè)計階段無法進行。

第37頁/共97頁（3）實車道路試驗法

1.滑行試驗——測最小阻力系數(shù)2.側(cè)風(fēng)試驗——橫向穩(wěn)定性

3.流態(tài)顯示試驗——繞流特性（汽車周圍流場性質(zhì)）優(yōu)點：理論上講，實車道路試驗最接近實際使用情況缺點：實驗條件不易控制，測量不方便。如：選擇合適的路面和環(huán)境不容易。實驗設(shè)備安裝在車上，易受震動，數(shù)據(jù)不精確。新車沒有試制出之前，根本不可能進行

第38頁/共97頁二、測量方法

風(fēng)洞試驗的測量方法主要有以下幾種：1.天平測力法2.壓強分布測量3.流動顯示法4.流場測量法5.專項風(fēng)洞試驗風(fēng)洞試驗定量定性六分力測量壓力分布測量流態(tài)顯示試驗（一種主要的研究方法）第39頁/共97頁專項風(fēng)洞試驗(1)

冷卻風(fēng)洞試驗：根據(jù)煙流的流入量，測定實車用冷卻風(fēng)量。(2)

發(fā)動機冷卻試驗。(3)

刮水器上浮試驗：車速>80km/h時，前風(fēng)窗刮水器出現(xiàn)上浮現(xiàn)象。影響因素：

a.前風(fēng)窗表面流譜

b.刮水器傾斜角度

c.刮水器斷面形狀

d.桿臂壓力分布第40頁/共97頁(4)

泥土附著試驗(5)

泥土上卷試驗(6)

風(fēng)噪聲試驗(7)

駕駛室內(nèi)通風(fēng)、換氣試驗。(8)

空調(diào)試驗(9)

環(huán)境試驗：風(fēng)洞中再現(xiàn)雨、雪、風(fēng)霜自然環(huán)境。其他試驗：氣密性、車窗玻璃（車身板制件）振動等。

專項風(fēng)洞試驗第41頁/共97頁7.4汽車風(fēng)洞試驗的準則與規(guī)范一、風(fēng)洞試驗準則二、測定力、力矩及表面壓力的要求三、橫擺角的模擬四、雷諾數(shù)效應(yīng)測量五、發(fā)動機冷卻系的阻力效應(yīng)測量六、風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)修正七、地面效應(yīng)模擬第42頁/共97頁一、風(fēng)洞試驗準則

汽車風(fēng)洞實驗要取得準確可靠的結(jié)果，必須滿足以下準則：1.足夠的均勻流場2.幾何形狀相似3.雷諾數(shù)相似4.盡量排除風(fēng)洞試驗的支架干擾以及洞壁干擾5.風(fēng)洞流場的動態(tài)校準第43頁/共97頁1.風(fēng)洞要有足夠均勻的流場

流場品質(zhì)影響測得的CD值，如：阻塞比的影響風(fēng)速分布的均勻性紊流度縱向靜壓梯度的影響地面附面層的影響第44頁/共97頁1.風(fēng)洞要有足夠均勻的流場

流場品質(zhì)影響測得的CD值，如：阻塞比的影響風(fēng)速分布的均勻性

紊流度縱向靜壓梯度的影響地面附面層的影響第45頁/共97頁2.幾何相似：

試驗?zāi)Ｐ团c實際汽車幾何形狀相似，模型既要保證幾何尺寸的精度，又要具有一定的剛度。模型按幾何比例縮小，并具有足夠精確的細部模擬，以保證各個重要的局部流場的真實模擬。

第46頁/共97頁3.雷諾數(shù)相似雷諾數(shù)是表征流體粘性對其流動影響特征的無量綱參數(shù)，它代表流體所受慣性力與粘性力之比，其數(shù)學(xué)表達式為：

式中——流體密度；

——流體動力粘度系數(shù)；——物體特征長度；——相對速度。一般風(fēng)洞中的工作介質(zhì)是空氣，所以與和大氣中的相差不大。要想使試驗時的雷諾數(shù)與實車行駛時相等，應(yīng)使與的乘積相等，即模型的尺寸比實車縮小多少倍，應(yīng)使試驗風(fēng)速增大多少倍。第47頁/共97頁3.雷諾數(shù)相似

由于風(fēng)速的提高受到壓縮性的限制，它也使氣流的能量損失迅速增大，消耗的功率也增大。所以一般風(fēng)洞試驗很難做到試驗時的雷諾數(shù)與實車行駛時的雷諾數(shù)相等。對于汽車風(fēng)洞試驗。一般試驗雷諾數(shù)的范圍是：5×106<Re<1.5×107在此范圍內(nèi)，氣動阻力系數(shù)不隨雷諾數(shù)改變，故可滿足風(fēng)洞試驗的要求。第48頁/共97頁

4.

盡量消除模型支架干擾和洞壁干擾在橫擺角β＝0°時的正投影面積不超過試驗段橫截面積(地板以上的面積)的5%；模型高度不超過試驗段高度30％；模型在其位于最大橫擺角時的前視投影寬度不超過試驗段寬度的30%，正投影面積不超過試驗段橫截面積的5%。第49頁/共97頁5.風(fēng)洞流場的動態(tài)校準

試驗?zāi)Ｐ头胖迷陲L(fēng)洞之前，應(yīng)對空風(fēng)洞進行流場的動態(tài)校準。在風(fēng)洞地板上將要放置模型的位置測量試驗段橫截面的紊流度、地板上的靜態(tài)壓強、軸向靜壓梯度、橫向氣流偏角、縱向氣流偏角、氣流均勻性等流場特性以及放置模型前緣位置的地板邊界層厚度。風(fēng)洞動態(tài)壓強測量系統(tǒng)必須用精確地放置于模型長度中點和寬度中點的靜壓皮托管進行標定。第50頁/共97頁二、測定力、力矩及表面壓力的要求

風(fēng)洞試驗主要是測定沿汽車縱軸且與橫擺角存在函數(shù)關(guān)系的氣動阻力的平均值及另外5個分量，要求將測定的力和力矩都簡化成系數(shù)形式。采用圖2-1所示的坐標系，而對于汽車列車，其坐標系如圖7-14所示?？諝鈩恿蛪毫Φ牟蓸訒r間應(yīng)足夠長，以便能獲得可靠的測量結(jié)果，數(shù)據(jù)重復(fù)性應(yīng)在1％以內(nèi)。

圖2-1圖7-14第51頁/共97頁三、橫擺角的模擬

風(fēng)洞試驗時，借助于模型相對氣流方向的橫擺角近似模擬環(huán)境風(fēng)。橫擺角的范圍應(yīng)在±15°～±20°，橫擺角的變化增量應(yīng)在2°～5°范圍內(nèi)。每次試驗的開始和結(jié)束都應(yīng)進行0°橫擺角的試驗。第52頁/共97頁四、雷諾數(shù)效應(yīng)測量

在測量氣動力和力矩時，應(yīng)進行雷諾數(shù)效應(yīng)的測量。雷諾數(shù)測量試驗應(yīng)在0°橫擺角情況下進行，并且至少應(yīng)有一個氣流速度超過風(fēng)洞氣流速度范圍。另外，為了避免可壓縮效應(yīng)，最大試驗風(fēng)速不應(yīng)超過92m/s。第53頁/共97頁五、發(fā)動機冷卻系的阻力效應(yīng)測量

發(fā)動機冷卻系的阻力效應(yīng)測量必須在全部橫擺角范圍內(nèi)由零速率和最大速率的對比試驗得到。如果修改設(shè)計，應(yīng)重新進行發(fā)動機冷卻系的阻力效應(yīng)測量。第54頁/共97頁六、風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)修正

風(fēng)洞試驗測量的阻力系數(shù)修正量如果超過其1％，應(yīng)繪制軸向壓力梯度圖。對于模型的固體阻塞或尾流阻塞的修正，可根據(jù)具體情況選擇相應(yīng)的修正方法。對洞壁干擾的修正，常使用以下幾種方法。1.面積比法2．Maskells修正式3．PressureSignature修正式4．Bettes/Kelly修正式第55頁/共97頁

七、地面效應(yīng)模擬1.地面效應(yīng)的產(chǎn)生在大氣中沒有自然風(fēng)的情況下，汽車在地面上行駛時，受到與行駛速度相同的風(fēng)的作用，與此同時，路面以相同的速度向后方移動。在風(fēng)洞中，汽車不動，風(fēng)以與汽車行駛速度相同的速度作用于汽車上，在地板上形成一個邊界層，邊界層的存在對測量的阻力和升力產(chǎn)生影響，特別是對升力有很大影響。當δ*/e>10%,使測得的阻力減小而升力增大，并改變了縱傾力矩的值。這種現(xiàn)象，叫做地面效應(yīng)。第56頁/共97頁2.地面效應(yīng)的模擬要求

為了真實地反映汽車車身底部的速度分布，要有一個均勻的近地面流場，地板上附面層應(yīng)盡量薄，這稱為地面效應(yīng)的模擬。

規(guī)定：δ*/e≤8.5%δ*：汽車風(fēng)洞的地板邊界層位移厚度

e：汽車模型最小離地間隙這時，氣流邊界層的存在對其車的空氣動力測量結(jié)果沒有明顯的影響。

第57頁/共97頁a）移動帶法b）固定地板法c）鏡像法d）附面層吸除法e）附面層吹除法f）人字條擾流法第58頁/共97頁3.地面效應(yīng)模擬方法

(a)移動帶傳動法讓傳動帶與風(fēng)速同步，此方法可以真實地復(fù)現(xiàn)汽車底部氣流的速度分布特性，被公認為是效果最好的地面附面層控制方法。移動地板的另一個優(yōu)點是不需要使車輪轉(zhuǎn)動的附加裝置(b)固定地板法最簡單的方法(c)鏡像法試驗中很少使用，較多地應(yīng)用于計算仿真中(d)附面層吸除吹除法應(yīng)用最多(e)附面層吹除法(f)擾流法（人字形木條）早期的試驗常采用，合理設(shè)計可使邊界層減少一半第59頁/共97頁7.5風(fēng)洞試驗測量儀器

測力、測壓、測溫、測速一、氣動力天平二、壓強測量三、溫度測量四、氣流速度、方向、紊流度測量第60頁/共97頁分類：按測量分量多少，分為單分量天平、三分量天平和六分量天平。按工作原理：機械天平、應(yīng)變天平、磁懸掛天平按天平與模型的相對位置：外式天平和內(nèi)式天平。按天平的形狀：桿式天平和盒式天平一、氣動力天平第61頁/共97頁六分力應(yīng)變天平機械式六分力天平GM公司的天平支撐與轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)第62頁/共97頁

二、壓強測量1.壓強測量方法1）車身表面靜壓測量2）氣流靜壓測量3）氣流總壓測量2.壓強測量儀器1）壓強計，常用液柱式壓強計2）測壓傳感器，有應(yīng)變式、壓阻式、電容式、電感式及壓電式。3）壓強傳導(dǎo)裝置，主要由壓強傳遞管和壓強掃描閥組成。第63頁/共97頁三、溫度測量由于雷諾數(shù)隨溫度變化的幅度很大，所以每次試驗時都要測量并記錄風(fēng)洞的溫度。測量溫度時通常使用大氣溫度計，把它放置在沒有氣流擾動的位置，就能準確地測量。相對15℃的雷諾數(shù)的百分比溫度/℃第64頁/共97頁

四、氣流速度、方向與紊流度測量1.風(fēng)速測量（1）風(fēng)速管（2）熱線風(fēng)速儀（3）壓強落差法（4）粒子圖象速度場儀（PIV）第65頁/共97頁2.氣流方向測量（1）五孔探頭（2）熱線風(fēng)速儀3.氣流紊流度測量（1）有效雷諾數(shù)求紊流度（2）用“紊流球”測紊流度（3）用“壓力球”測紊流度（4）用熱線風(fēng)速儀測量氣流紊流度第66頁/共97頁

五、汽車正投影面積的測量對汽車正投影面積的測量，最初是按照方法A）測定現(xiàn)在，則用方法B)測定A）理論正投影面積法B）攝影及照片面積換算法第67頁/共97頁

7.6

流態(tài)顯示試驗方法流態(tài)顯示：借助于各種手段使空氣繞模型的流動顯示出來的方法。它能直觀地觀察流場，判斷流場是否有好的氣動特性(包括渦流、分離現(xiàn)象，車身清潔等)，從而可以定性分析各種氣流現(xiàn)象產(chǎn)生的機理。流態(tài)顯示表面流態(tài)顯示（附面層內(nèi)）空間流態(tài)顯示（顯示汽車周圍流場）第68頁/共97頁一、絲帶法

用于觀察汽車表面附面層內(nèi)的流態(tài)。1.通常選用細絲線、尼龍線、羊毛線等材料。長度為15～20mm，用粘結(jié)條、膠帶紙貼在模型上，這樣一端固定，另一端順氣流方向擺動。第69頁/共97頁一、絲帶法2.實驗中觀察層流附面層內(nèi)：絲線順氣流方向幾乎不動。紊流附面層內(nèi)：絲線抖動直至卷曲（分離區(qū)內(nèi)）。以上方法在風(fēng)洞、道路上均可進行，但是絲線布置起來比較費時。第70頁/共97頁一、絲帶法3.網(wǎng)格絲帶法第71頁/共97頁網(wǎng)格絲帶法第72頁/共97頁一、絲帶法熒光處理后的化學(xué)纖維，一端固定在模型上，另一端順氣流擺動，當絲線受到紫外線照射時發(fā)出熒光，可清晰地顯示流動圖象由于模型表面布滿絲線，對汽車模型的繞流造成影響，因而影響到測力與測壓試驗的準確性，通常流態(tài)顯示試驗與測力、測壓試驗分別進行。用熒光絲帶法能進行流態(tài)顯示，而且不影響測力與測壓試驗的準確性。4.螢光絲帶法第73頁/共97頁二、油膜法1.粘度較大，不易揮發(fā)，有顏色的油噴涂在模型表面上，由于不同的附面層產(chǎn)生不同的流態(tài)，而不同流態(tài)時油膜產(chǎn)生的剪切作用，所以在模型表面上會形成不同的油流圖。第74頁/共97頁2.試驗中觀察層流圖象：細而均勻的條紋紊流圖象：粗溝條、木紋狀條紋分離區(qū)：油膜堆積死水區(qū)：油膜保持原狀渦流區(qū)：螺旋痕跡3.和熒光絲線法一樣，將熒光物質(zhì)混在油膜中，在紫外線照射下，顯示出熒光，可通過錄像方法清晰顯示出來。二、油膜法第75頁/共97頁三、煙流法用于顯示汽車周圍流場的流態(tài)。1.通過煙流發(fā)生器（梳狀管）排出煙絲，當煙氣繞過模型時，通過光的散射和折射顯示煙流中微小粒子的運動，從而顯示出汽車周圍流場的流態(tài)。2.要求：煙濃密發(fā)白，無毒，無腐蝕性，保證層流，不得擾亂氣流流態(tài)。3.尾流區(qū)，煙擴散，不再附著。4.可直接觀察繞流狀態(tài)。第76頁/共97頁第77頁/共97頁第78頁/共97頁在通用風(fēng)洞中做煙流試驗階背式階背式直背式第79頁/共97頁四、激光流態(tài)顯示法

激光流態(tài)顯示法就是利用激光粒子圖像測速技術(shù)（PIV）進行瞬態(tài)實時測量的方法。PIV即粒子圖像速度場儀，其本質(zhì)是一種圖像分析技術(shù)，可在瞬間凍結(jié)流場，給出二維和三維速度分布。第80頁/共97頁典型的PIV系統(tǒng)

PIV的光路系統(tǒng)PIV（ParticleImageVelocimetry）第81頁/共97頁PIV（ParticleImageVelocimetry）第82頁/共97頁7.7汽車風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ鸵?、模型尺寸根?jù)風(fēng)洞試驗準則，為保證Re試＝Re實，模型尺寸應(yīng)盡量大，但是模型尺寸的增加又受到風(fēng)洞試驗段空間的限制，因為模型太靠近洞壁，洞壁的影響將加劇，且難以修正，影響試驗的準確性。為此對風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ吞岢鋈缦乱?guī)定：1當β＝0o時，阻塞比≤5％，高度不得超過試驗段高度的30％。2.在βmax時，模型前視投影寬度不得超過試驗段寬度的30％。（以上引自“汽車風(fēng)洞試驗規(guī)范”）第83頁/共97頁五、流動模擬試驗流動模擬試驗主要用于汽車設(shè)計階段的氣流流動模擬研究，即模擬在雨水和灰塵中行駛的汽車上面或周圍雨水或灰塵的流動，找出應(yīng)注意的區(qū)域及解決的辦法，以保證行車的安全和防止灰塵侵入。第84頁/共97頁

六、發(fā)動機及駕駛室內(nèi)的流態(tài)顯示試驗通過駕駛室內(nèi)的流態(tài)顯示試驗，能清楚地觀察到駕駛室內(nèi)的氣流流態(tài)，搞清氣流在駕駛室內(nèi)如何流動，又如何排出，進而對駕駛室內(nèi)的溫度、濕度及風(fēng)速分布進行解析，以改善空調(diào)性能。發(fā)動機室內(nèi)的流態(tài)顯示試驗（絲帶法，發(fā)動機罩用透明樹脂制作）發(fā)動機室內(nèi)的流態(tài)顯示試驗（煙流法）第85頁/共97頁7.6汽車風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ驮谀Ｐ惋L(fēng)洞試驗中，轎車常采用1：2.5縮尺比例模型。目前，日本和歐洲轎車試驗常采用1：4的縮尺比例，美國則常采用3：8的縮尺比例。大型客車或或火車常采用采用1：5或1：10縮尺比例模型第86頁/共97頁7.6汽車風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ屯庑文M：必須保證模型與實車幾何尺寸相似。根據(jù)比例關(guān)系，能夠把模型的外形尺寸確定下來。但對于進氣口，駕駛室內(nèi)流以及附面層還不能用簡單的幾何相似來模擬，應(yīng)另采用特殊方法。第87頁/共97頁7.6汽車風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ?、進氣口與駕駛室內(nèi)流模擬

進行常規(guī)測力風(fēng)洞試驗時，一般不模擬內(nèi)流，把進、出氣口都堵死，僅模擬外部流。在流態(tài)顯示試驗時，如果簡單地把進、出氣口堵死，試驗時氣流將在進、出氣口附近產(chǎn)生分離，這樣繞模型的流譜與實際流譜不一樣。為此，在進氣口下假裝一個半球體式流線型旋轉(zhuǎn)體，可消除模型上的氣流分離，從而使繞流流譜與實車相似。第88頁/共97頁7.7汽車風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ?、邊界層的模擬

由于模型試驗時的邊界層狀態(tài)與實車行駛時相似程度低，這會影響試驗結(jié)果