補涵,王慶洋,黃滔,朱習(xí)加
(中國汽車工程研究院股份有限公司,重慶 401122)
近年來,隨著國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展以及自主研發(fā)水平的不斷提高,汽車空氣動力學(xué)性能取得了長足進(jìn)步。汽車風(fēng)洞作為空氣動力學(xué)性能研究的關(guān)鍵設(shè)備,在汽車開發(fā)過程中占據(jù)了舉足輕重的地位。國內(nèi)外各大主機廠和機構(gòu)紛紛投入巨資建造、改進(jìn)汽車風(fēng)洞。但由于風(fēng)洞設(shè)計、構(gòu)造的不同,氣動力測試結(jié)果存在著差異,即使同一車輛在不同風(fēng)洞中也有著一定的差異。此外,無論如何先進(jìn)的汽車風(fēng)洞,其流場特性仍然與實際道路環(huán)境存在著差異,風(fēng)洞結(jié)構(gòu)對氣動試驗結(jié)果的干擾是不可避免的。因此,通過不同風(fēng)洞的對比試驗,進(jìn)行汽車風(fēng)洞的相關(guān)性和修正研究一直是汽車空氣動力學(xué)試驗發(fā)展過程中的基礎(chǔ)課題。
汽車風(fēng)洞相關(guān)性研究首先在歐洲開展起來。20世紀(jì)80年代,COGOTTI等率先在歐洲的4座風(fēng)洞中對汽車空氣阻力系數(shù)、升力系數(shù)、壓力分布、側(cè)傾力矩等方面進(jìn)行了風(fēng)洞相關(guān)性測試,這次的測試結(jié)果證明了風(fēng)洞相關(guān)性研究的可行性,0°偏航角時,同一工況4座風(fēng)洞中空氣阻力系數(shù)結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差低于2%。隨后,越來越多的車輛在歐洲更廣范圍的風(fēng)洞中進(jìn)行測試,并逐漸擴展到北美地區(qū)的風(fēng)洞。
隨著汽車空氣動力學(xué)的發(fā)展,風(fēng)洞試驗條件不斷改進(jìn)和完善。真實道路模擬中至關(guān)重要的移動地面系統(tǒng)被逐漸引入到汽車風(fēng)洞測試中。1998年,HOWELL等分別在固定地面的MIRA風(fēng)洞、帶移動地面系統(tǒng)的Pininfarina風(fēng)洞、以及真實道路間進(jìn)行相關(guān)性測試,風(fēng)洞結(jié)果與滑行測試結(jié)果吻合較好,空氣阻力系數(shù)平均差值僅為0.008。
同時,風(fēng)洞數(shù)量的增加導(dǎo)致數(shù)據(jù)交流、分享、利用變得迫在眉睫。然而,即使同一車輛的測試結(jié)果,在各個風(fēng)洞之間也有著或大或小的差異,這給行業(yè)交流、協(xié)同發(fā)展、研發(fā)效率提升帶來了極大的困擾。2008年,美國三大車企(通用、克萊斯勒、福特)的研究者在北美風(fēng)洞進(jìn)行相關(guān)性測試,并對空氣阻力系數(shù)、升力系數(shù)、側(cè)傾力矩等參數(shù)建立了相關(guān)性關(guān)系,提出了相關(guān)性函數(shù)關(guān)系式。雖然3座風(fēng)洞之間存在顯著差異,但相關(guān)結(jié)果較好,風(fēng)洞間測試結(jié)果的線性擬合相關(guān)性系數(shù)高于0.999。
由于國內(nèi)風(fēng)洞事業(yè)起步較晚,風(fēng)洞數(shù)量較少,目前還鮮有風(fēng)洞相關(guān)性之類的專門研究。
汽車風(fēng)洞修正也隨著汽車風(fēng)洞的發(fā)展同步開展起來,20世紀(jì)80年代,英國的MIRA、荷蘭的DNW等機構(gòu)開了先河,隨后還開發(fā)出適用于閉口式射流風(fēng)洞空氣阻力系數(shù)的修正方法,主要有面積比法、Merker修正法和壓力特征法。20世紀(jì)90年代后,隨著汽車風(fēng)洞逐漸朝著3/4開口式整車風(fēng)洞的方向發(fā)展,在封閉式射流修正技術(shù)的基礎(chǔ)上逐漸提出了適用于開放式射流風(fēng)洞的修正方法,并提出了新的汽車空氣阻力系數(shù)值的綜合修正方法。
近年來,國內(nèi)研究者針對汽車模型風(fēng)洞進(jìn)行了阻塞修正方法的研究,建立了模型風(fēng)洞修正方法以及模型支撐修正方法。而關(guān)于整車開放式射流風(fēng)洞的修正研究則較少??偟膩碚f,汽車空氣阻力系數(shù)風(fēng)洞測量值的修正技術(shù)研究在國內(nèi)開展較少。
本文選取兩輛測試車輛,依據(jù)SAE J2881_201006,分別在德國斯圖加特內(nèi)燃機與車輛研究所(簡稱FKFS)風(fēng)洞中以及中國汽車工程研究院股份有限公司(簡稱CAERI)風(fēng)洞中進(jìn)行風(fēng)洞測試,在該測試結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)性研究,然后運用修正方式對測試結(jié)果進(jìn)行修正,研究兩座風(fēng)洞測試結(jié)果差異的來源。
本次整車氣動風(fēng)洞相關(guān)性及修正研究基于兩輛測試車輛(1輛轎車及1輛SUV),由CAERI風(fēng)洞工作人員根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測試流程,分別在FKFS風(fēng)洞和CAERI風(fēng)洞中進(jìn)行相同工況的風(fēng)洞測試。整個測試過程中,未對車輛進(jìn)行任何拆解或破壞操作,保持車輛在兩座風(fēng)洞中的測試狀態(tài)不變。
兩輛試驗車的相關(guān)性測試空氣阻力系數(shù)結(jié)果及工況貢獻(xiàn)量計算結(jié)果匯總,如表1和圖2所示。
圖2 不同工況相對基礎(chǔ)工況貢獻(xiàn)量對比
表1 風(fēng)洞相關(guān)性空氣阻力系數(shù)C D測試結(jié)果
根據(jù)相關(guān)性測試結(jié)果,無論轎車或SUV,F(xiàn)KFS風(fēng)洞空氣阻力系數(shù)測試結(jié)果均大于CAERI風(fēng)洞測試結(jié)果,轎車平均相差約9 counts,SUV平均相差約7 counts。但在不同工況貢獻(xiàn)量對比中,轎車及SUV的工況貢獻(xiàn)量在FKFS風(fēng)洞和CAERI風(fēng)洞中均呈現(xiàn)相同的變化趨勢,且變化量基本一致,測試結(jié)果具有可比性。因此,在CAERI風(fēng)洞與FKFS風(fēng)洞之間進(jìn)行進(jìn)一步的空氣阻力系數(shù)相關(guān)性分析,如圖3所示。
根據(jù)圖3中FKFS風(fēng)洞與CAERI風(fēng)洞的相關(guān)性數(shù)據(jù),可以擬合出兩風(fēng)洞之間的空氣阻力系數(shù)相關(guān)性函數(shù)為:
圖3 FKFS風(fēng)洞與CAERI風(fēng)洞空氣阻力系數(shù)C D相關(guān)性
由擬合得到的空氣阻力系數(shù)相關(guān)性函數(shù)關(guān)系式可知,相關(guān)性系數(shù)=0.997 63,接近于1,擬合關(guān)系較好。采用相關(guān)性函數(shù)關(guān)系式,F(xiàn)KFS風(fēng)洞或CAERI風(fēng)洞中的測試數(shù)據(jù)能夠直接換算成另一座風(fēng)洞中的測試值,而不需要額外測試,換算值與風(fēng)洞實際測試值基本一致,有著較高的可信度。采用風(fēng)洞間相關(guān)性函數(shù)關(guān)系式,能夠極大地拓寬風(fēng)洞之間的數(shù)據(jù)交流,使彼此之間的數(shù)據(jù)具有可比性。同時,能夠提高汽車空氣動力學(xué)性能開發(fā)過程中的風(fēng)洞協(xié)同開發(fā)能力,使新車開發(fā)可以在更廣的風(fēng)洞群范圍內(nèi)開展,縮短試驗周期,提高研發(fā)效率。
通過風(fēng)洞相關(guān)性測試的工況差異比較、貢獻(xiàn)量分析、相關(guān)性函數(shù)擬合結(jié)果可知:兩座風(fēng)洞之間的空氣阻力系數(shù)測量值存在一定差異,但測量值差異在不同車型(轎車、SUV)之間相差不大,并且兩座風(fēng)洞之間能夠建立良好的風(fēng)洞相關(guān)性關(guān)系,形成相關(guān)性函數(shù)。由此推測FKFS風(fēng)洞與CAERI風(fēng)洞之間空氣阻力系數(shù)測量差異屬于系統(tǒng)性差異,可以通過進(jìn)一步的空氣阻力系數(shù)修正,減小或消除差異。
汽車風(fēng)洞試驗是通過車輛固定、氣流流動、地效模擬的方式使車輛與氣流、地面之間形成相對運動,從而與道路行駛過程中車輛運動、氣流與地面靜止的流動狀態(tài)達(dá)到流動相似。汽車在道路行駛過程中,處于無邊界流場狀態(tài)中,不存在邊界效應(yīng)或阻塞效應(yīng)。而在風(fēng)洞試驗過程中,由于構(gòu)造、設(shè)計、成本的限制,只能達(dá)到有限的試驗段長度、噴口面積、收集口面積。相較于真實情況下的無邊界流場,風(fēng)洞流場環(huán)境為存在阻塞的有限流場環(huán)境。風(fēng)洞中的阻塞干擾勢流模型見表2,包括受試驗段、噴口、收集口阻塞影響的勢流模型。
表2 汽車風(fēng)洞勢流模型[6]
此外,無風(fēng)情況下,大氣環(huán)境趨于穩(wěn)定,任何方向上基本不存在壓力梯度。而風(fēng)洞中由于噴口、收集口的阻塞,地面邊界層的影響,存在一定的軸向壓力梯度。阻塞效應(yīng)以及軸向壓力梯度共同影響風(fēng)洞氣動參數(shù)的測量,因此,風(fēng)洞測試結(jié)果需要進(jìn)行干擾修正使測試環(huán)境盡量接近真實道路環(huán)境。
CAERI風(fēng)洞和FKFS風(fēng)洞均屬于經(jīng)典的3/4開口式射流風(fēng)洞。對于此類風(fēng)洞,國際上廣泛采用Merker修正法進(jìn)行修正。根據(jù)經(jīng)典的Merker修正法,由于風(fēng)洞構(gòu)造和參數(shù)差異,影響空氣阻力系數(shù)測量的因素主要有以下4項:噴口阻塞、實體阻塞、收集口阻塞以及軸向壓力梯度(水平浮力)。
汽車空氣阻力系數(shù)的修正本質(zhì)上是風(fēng)洞動態(tài)壓力或風(fēng)速的修正,可以通過修正計算公式表達(dá),如式(1)和式(2)所示。
式中:為空氣阻力系數(shù)修正值;為空氣阻力系數(shù)測量值;為動態(tài)壓力修正值,Pa;為動壓測量值,Pa;Δ為軸向壓力梯度修正量;為噴口阻塞修正動態(tài)壓力,Pa;為實體阻塞修正系數(shù);為收集口阻塞修正系數(shù)。
噴口阻塞是阻塞的一種形式,是噴口和測試模型實體之間的氣流速度變化造成的干擾因素(噴口阻塞干擾勢流模型如圖4所示),它是經(jīng)典的阻塞干擾因素之一。氣流流經(jīng)車輛時,會在車輛正前方形成部分正壓區(qū),從而引起實際噴口面積減小,形成阻塞,導(dǎo)致實際氣流流速增加,值上升。噴口阻塞形成的根本原因在于風(fēng)洞內(nèi)確定風(fēng)速時采用的“噴口法”或“駐室法”,在測試模型實體位置相同的情況下,因風(fēng)洞噴口處的速度分布和射流內(nèi)的風(fēng)速分布不同產(chǎn)生系統(tǒng)誤差,從而導(dǎo)致風(fēng)洞測量結(jié)果的誤差。
圖4 噴口阻塞干擾勢流模型[12]
噴口阻塞修正需要同時測量噴口法與駐室法的動態(tài)壓力,通過改變勢流模型中車輛等效源的位置,迭代計算,使噴口法動態(tài)壓力修正值(1+)與駐室法動態(tài)壓力修正值(1+)相等,從而對噴口阻塞進(jìn)行修正,得到準(zhǔn)確的動態(tài)壓力,如式(3)~(5)及圖5所示。
圖5 噴口阻塞修正動態(tài)壓力計算(轎車基礎(chǔ)工況)
式中:為噴口法修正系數(shù);為勢流模型車輛正投影面積,m;為阻塞法修正系數(shù);為勢流模型噴口面積,m;為勢流模型噴口至源的距離(通過迭代計算得出),m;為勢流模型噴口等效半徑,m;為噴口距模型距離,m。
由于模型(車輛)的存在,氣流會沿著模型表面改變流向,根據(jù)勢流理論,無粘氣流不會分離,但實際的氣流是具有一定粘性的,會在模型表面產(chǎn)生分離,從而造成氣流的擴張,引起氣流流速變化,施加在測試車輛上的氣動力也會發(fā)生變化,因此會對風(fēng)洞測量結(jié)果造成干擾,這就是射流擴張造成的實體阻塞影響,如圖6所示。
圖6 實體阻塞示意圖[12]
實體阻塞效果主要受車輛與噴口尺寸的影響,實體阻塞系數(shù)計算方法如式(6)所示。
式中:τ為風(fēng)洞形狀常數(shù);為勢流模型車輛體積,m;為車輛長度,m。
由于測試模型(車輛)的尾流會使氣流的軸向分布產(chǎn)生變化(圖7),從而造成進(jìn)入收集口的氣流加速,類似于噴口處來流速度增加,從而造成收集口阻塞,測試值上升。
圖7 收集口阻塞示意圖[12]
收集口阻塞效果主要受收集口面積、車輛正投影面積、試驗段長度的影響。由于收集口位于車輛后方,車輛尾流延伸至收集口的部分為遠(yuǎn)場尾流,車輛尾流未延伸至收集口的部分為近場尾流,收集口阻塞系數(shù)的計算方法如式(7)所示。
式中:為遠(yuǎn)場尾流修正經(jīng)驗常數(shù)=0.41;為等效尾流面積,m;為勢流模型收集口面積,m;為勢流模型收集口等效半徑,m;為車尾至收集口距離,m。
風(fēng)洞中的軸向靜壓梯度是指在空氣流動方向單位長度上的氣壓變化。由于該壓力梯度的存在,風(fēng)洞中車輛前端和后端存在靜態(tài)壓差,導(dǎo)致在阻力方向上除了空氣阻力之外,多了一個水平方向上壓力梯度造成的力,也稱作“水平浮力”(圖8),這個“水平浮力”疊加在空氣阻力上,致使測出的汽車氣動阻力結(jié)果有偏差,從而造成空氣阻力系數(shù)偏大或者偏小。
圖8 軸向靜壓梯度示意圖[12]
軸向靜壓梯度修正需要同時測量兩種不同的軸向靜壓梯度中的空氣阻力系數(shù)和,通過迭代,計算出勢流模型中車輛靜壓敏感長度,從而對水平浮力進(jìn)行修正,計算出準(zhǔn)確的空氣阻力系數(shù)水平浮力修正量Δ,如式(8)~(9)所示。
式中:()為距天平中心處的靜壓梯度;()為車頭前保處的靜壓梯度。
通過改變()中值,不斷迭代計算求得式(9)相等時的值。此時的值即為車輛靜壓敏感長度,計算得出的Δ與Δ即為水平浮力修正量Δ,如圖9所示。
圖9 軸向靜壓梯度修正示意圖(轎車基礎(chǔ)工況)
以FKFS風(fēng)洞與CAERI風(fēng)洞相關(guān)性測試車輛基礎(chǔ)狀態(tài)修正為例,風(fēng)洞及車輛基本信息見表3。
表3 FKFS風(fēng)洞、CAERI風(fēng)洞及測試車輛基本信息
運用上述空氣阻力系數(shù)修正方法對兩座風(fēng)洞中的相關(guān)性測試結(jié)果進(jìn)行修正,以轎車及SUV基礎(chǔ)工況為例,逐次應(yīng)用修正方法對各項干擾影響因素進(jìn)行修正,見表4。
根據(jù)表4中的測試車輛基礎(chǔ)狀態(tài)修正結(jié)果,修正前,F(xiàn)KFS風(fēng)洞與CAERI風(fēng)洞中轎車與SUV的空氣阻力系數(shù)分別差7 counts和6 counts,修正后,F(xiàn)KFS風(fēng)洞與CAERI風(fēng)洞的空氣阻力系數(shù)分別差2.2 counts和0.5 count,修正效果明顯。FKFS風(fēng)洞中轎車與SUV總修正量分別為-6 counts和-6.8 counts,CAERI風(fēng)洞中轎車與SUV總修正量則是-1.2 counts和-1.3 counts,且CAERI風(fēng)洞無論轎車或SUV各項修正量均小于FKFS風(fēng)洞中的各項修正量,這表明CAERI風(fēng)洞受到各種風(fēng)洞修正因素的影響更小。本文中空氣阻力系數(shù)修正主要對風(fēng)洞結(jié)構(gòu)、風(fēng)洞參數(shù)進(jìn)行修正,測試工況變化對于修正結(jié)果影響不大,不同測試工況修正量基本一致,可達(dá)到與基礎(chǔ)狀態(tài)修正類似的效果。
表4 測試車輛基礎(chǔ)狀態(tài)修正結(jié)果
根據(jù)空氣阻力系數(shù)修正方法對測試車輛雷諾數(shù)掃略以及不同工況測試數(shù)據(jù)(表1)進(jìn)行修正,兩輛測試車輛的測試數(shù)據(jù)修正結(jié)果匯總?cè)绫?~6、圖10~11所示。
圖1 風(fēng)洞測試車輛
表5 測試車輛雷諾數(shù)掃略修正結(jié)果
由圖10可知,雷諾數(shù)掃略空氣阻力系數(shù)修正之前,在FKFS風(fēng)洞和CAERI風(fēng)洞測試中,轎車及SUV分別平均相差6 counts和6.3 counts,修正之后轎車及SUV分別平均相差1.1 counts和1 count,修正效果明顯。修正之前,根據(jù)相關(guān)性測試結(jié)果,F(xiàn)KFS風(fēng)洞空氣阻力系數(shù)測試結(jié)果均大于CAERI風(fēng)洞測試結(jié)果,轎車平均相差約9 counts,SUV平均相差約7 counts。修正之后轎車平均相差4 counts,SUV則平均相差2 counts,修正后測試車輛的空氣阻力系數(shù)的測試結(jié)果差異降低了近60%,如圖11所示。因此,空氣阻力系數(shù)修正能夠明顯減小風(fēng)洞之間空氣阻力系數(shù)測試差異,縮小了FKFS風(fēng)洞與CAERI風(fēng)洞之間的系統(tǒng)性差異,提高風(fēng)洞相關(guān)性分析精度,使風(fēng)洞與風(fēng)洞之間測試數(shù)據(jù)更具可比性。
圖10 轎車及SUV雷諾數(shù)掃略空氣阻力系數(shù)C D修正
圖11 轎車及SUV不同工況空氣阻力系數(shù)C D修正
綜上所述,通過修正能夠減小風(fēng)洞之間的測試結(jié)果差異,減小由于風(fēng)洞結(jié)構(gòu)(如噴口、收集口、有限流場范圍)、流場參數(shù)(如靜壓梯度)差異造成的影響,使風(fēng)洞測試環(huán)境盡可能地貼近真實道路環(huán)境。在風(fēng)洞測試結(jié)果應(yīng)用過程中(如風(fēng)洞法道路行駛阻力計算、油耗評估),風(fēng)洞結(jié)構(gòu)和流場參數(shù)對測試結(jié)果影響較大,建議將風(fēng)洞測試結(jié)果進(jìn)行修正,排除風(fēng)洞自身造成的干擾。
表6 風(fēng)洞相關(guān)性測試空氣阻力系數(shù)C D修正結(jié)果
FKFS風(fēng)洞與CAERI風(fēng)洞的空氣阻力系數(shù)修正結(jié)果中(表4),以轎車為例,4項干擾修正中的噴口阻塞及實體阻塞修正量相差不大,但水平浮力與收集口阻塞修正量則有較大差異,如圖12所示。水平浮力修正量相差約5.2 counts,且修正量正負(fù)相反;收集口阻塞修正中,F(xiàn)KFS風(fēng)洞修正量較大,而CAERI風(fēng)洞則修正量較小。因此,有必要對風(fēng)洞間的測試差異來源進(jìn)行進(jìn)一步分析。
圖12 FKFS風(fēng)洞及CAERI風(fēng)洞空氣阻力系數(shù)C D修正(轎車)
圖13 所示紅色橫線代表車輛在FKFS風(fēng)洞與CAERI風(fēng)洞中所處的位置,并記車頭位置靜壓梯度為,車輛靜壓敏感長度處靜壓梯度為。由圖可知,F(xiàn)KFS風(fēng)洞中車輛尾部位置附近的壓力變化較為明顯,CAERI風(fēng)洞中的則較為穩(wěn)定。CAERI風(fēng)洞中車頭與敏感長度處的壓力與相差較小,而FKFS風(fēng)洞中敏感長度位置壓力較車頭位置則有較大增加。
根據(jù)空氣阻力系數(shù)修正方法,車頭與車輛靜壓敏感長度處的前后靜壓梯度差約等于空氣阻力系數(shù)修正量,即Δ=-≈Δ。經(jīng)過計算Δ≈Δ=-0.003 9,Δ≈Δ=0.001 3。由此可知,兩座風(fēng)洞的靜壓梯度差異造成了兩座風(fēng)洞的軸向靜壓梯度修正量差異。較短的試驗段長度會使軸向靜壓在風(fēng)洞流向長度上提前升高,更長的風(fēng)洞試驗段長度有助于保證較長的軸向靜壓穩(wěn)定區(qū)域,如圖13可知,F(xiàn)KFS風(fēng)洞僅有近5 m的軸向靜壓穩(wěn)定區(qū)域(||<0.002),而CAERI風(fēng)洞則有接近10 m長度的軸向靜壓穩(wěn)定區(qū)域。
圖13 FKFS風(fēng)洞及CAERI風(fēng)洞軸向靜壓梯度
根據(jù)修正方法,將收集口阻塞分為兩部分考慮:遠(yuǎn)場尾流和近場尾流。由FKFS風(fēng)洞及CAERI風(fēng)洞基本信息對比可知,CAERI風(fēng)洞的收集口面積為49.9 m,試驗段長度為18 m,均分別大于FKFS風(fēng)洞收集口面積(18 m)和試驗段長度(9.95 m)。由于CAERI風(fēng)洞試驗段較長,計算過程中可以忽略近場尾流干擾。經(jīng)過計算,收集口阻塞修正量分別為Δ=-0.007 5,Δ=-0.000 4。由于CAERI風(fēng)洞采用更長的試驗段長度和更大的收集口面積,所以減小了收集口阻塞效應(yīng)的影響。因此,兩座風(fēng)洞結(jié)構(gòu)尺寸的差異導(dǎo)致了收集口阻塞修正的差異。
本文以兩輛測試車輛為研究對象,分別在德國FKFS風(fēng)洞與重慶CAERI風(fēng)洞中進(jìn)行不同測試工況下的相關(guān)性測試,并使用修正方法對測試結(jié)果進(jìn)行修正,對比分析了整車氣動風(fēng)洞測試數(shù)據(jù)的相關(guān)性以及測試結(jié)果差異來源,得出以下結(jié)論:
(1)根據(jù)兩輛測試車輛在兩座風(fēng)洞中的相關(guān)性測試結(jié)果可知,同一車輛在不同風(fēng)洞中同一工況的測試值存在一定差異,但在工況貢獻(xiàn)量上,變化趨勢一致,變化量相差不大。同時,兩座風(fēng)洞間能建立良好的風(fēng)洞相關(guān)性關(guān)系,形成相關(guān)性函數(shù),風(fēng)洞間測試差異多屬于系統(tǒng)性差異。
(2)通過空氣阻力系數(shù)修正方法,可以減小風(fēng)洞間由結(jié)構(gòu)尺寸、流場參數(shù)導(dǎo)致的系統(tǒng)性誤差,修正后能夠明顯縮小兩座風(fēng)洞之間空氣阻力系數(shù)的測試差異。
(3)通過FKFS風(fēng)洞與CAERI風(fēng)洞空氣阻力系數(shù)修正對比,由于CAERI風(fēng)洞有著較大的噴口面積、收集口面積、較長的試驗段長度和穩(wěn)定的軸向靜壓梯度,4項空氣阻力系數(shù)干擾項的修正量都較小,總修正量均在1 count左右,修正與否對空氣阻力系數(shù)測量并無明顯影響。
風(fēng)洞相關(guān)性及風(fēng)洞修正是風(fēng)洞研究、應(yīng)用過程中的兩大重要課題。由以上研究可知,風(fēng)洞由于自身限制,風(fēng)洞與風(fēng)洞之間、風(fēng)洞與道路環(huán)境之間、風(fēng)洞與CFD仿真之間的測試結(jié)果普遍存在著一定的差異。在汽車空氣動力學(xué)性能開發(fā)過程中,可以運用修正與相關(guān)性兩類方法,盡可能地減小彼此間的測試結(jié)果差異,建立相關(guān)性關(guān)系,使不同研究環(huán)境中的測試數(shù)據(jù)具有可比性。以此建立的相關(guān)性、修正方法對提高空氣動力學(xué)性能協(xié)同開發(fā)能力、縮短研發(fā)周期、降低研發(fā)成本、提高研發(fā)效率有著重要的參考價值和工程應(yīng)用價值。
本文是基于兩輛測試車輛在兩座風(fēng)洞中進(jìn)行風(fēng)洞相關(guān)性及修正的研究,后期可增加風(fēng)洞和測試車輛的數(shù)量,增加數(shù)據(jù)樣本量,使其研究成果更加具有代表性。另一方面,在風(fēng)洞差異研究過程中所使用的空氣阻力系數(shù)修正方法,主要用于修正風(fēng)洞中的阻塞效應(yīng),減小結(jié)構(gòu)尺寸及流場參數(shù)造成的干擾影響。在后續(xù)的研究中,可將地面模擬系統(tǒng)(五帶移動帶系統(tǒng)、邊界層抽吸系統(tǒng))、測力天平、支撐結(jié)構(gòu)等因素納入考慮,進(jìn)一步拓展風(fēng)洞間、試驗與仿真間測試結(jié)果差異的研究深度。