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汽车环境风洞车辆雨水管理实验场景研究

汽车环境风洞车辆雨水管理实验场景研究

作者：袁伟平吉林大学

学位级别：硕士

汽车环境风洞能够通过还原自然雨场环境,实现对车辆雨水管理问题的实验研究。但是随着车辆雨水管理研究的深入,越来越多的研究者发现现有汽车环境风洞雨水管理实验存在不足。在雨水管理实验中,由于汽车环境风洞喷雨装置限制,只能保证其... 详细信息

汽车环境风洞能够通过还原自然雨场环境,实现对车辆雨水管理问题的实验研究。但是随着车辆雨水管理研究的深入,越来越多的研究者发现现有汽车环境风洞雨水管理实验存在不足。在雨水管理实验中,由于汽车环境风洞喷雨装置限制,只能保证其喷雨量满足自然降雨强度要求,而对于所构建雨场中雨滴分布、雨滴运动速度以及雨滴尺寸大小并不能完整控制。而雨场环境上的差异可能会对汽车雨水管理结果产生影响,影响实验结果的可靠性。因此,为了分析环境风洞雨场环境对雨水管理实验结果的影响,并实现对于汽车环境风洞雨场的改良,本文对于汽车环境风洞雨水管理实验场景进行研究。依据短期降雨强度,本文将雨水管理问题所涉及的雨场分为小、中、大三个雨量等级。并通过对M-P雨滴谱函数及雨滴末速度公式的推导,完成自然雨场参数的确定。利用自然雨场参数,搭建了贴合自然雨场环境的雨水管理数值仿真模型,并结合简化模型及其实验数据验证模型可靠性。之后,利用实际环境风洞尺寸以及喷雨装置参数,完成对汽车环境风洞雨水管理实验场景的模拟。通过对两模型前风窗、侧窗水膜分布及其车身周围雨水分布的对比,详细分析了汽车环境风洞雨场环境对于雨水管理结果的影响。结果表明:汽车环境风洞下前风窗、侧窗水膜平均厚度均相较自然雨场下结果偏小,尤其是当处于较大雨量时结果差异更加明显。且相比侧窗表面水膜平均厚度,汽车前风窗表面水膜平均厚度同自然雨场下结果的差异更大,但是对于侧窗水膜囤积情况还原性很好,并结合车身周围雨水分布情况进行了分析。同时,为了进一步探究汽车环境风洞雨滴参数对雨水管理实验结果的影响,通过改变喷雨装置喷射出的雨滴的运动速度以及尺寸大小对雨水管理结果进行了分析。结果表明:环境风洞喷雨装置喷射出的雨滴粒子尺寸对雨水管理结果影响较小,粒子运动速度对结果影响较大。雨滴尺寸增加后,前风窗水膜平均厚度有所增长,但侧窗水膜平均厚度基本不变;而雨滴运动速度增加后,前风窗及侧窗表面水膜平均厚度均明显变小。因此优先保证实验时雨滴速度的一致。最后,在总结前文的基础上,提出了对汽车环境风洞雨水管理实验场景的改进措施。在改进喷雨装置喷嘴间距后,汽车环境风洞内雨场的均匀性得到改善。小、中、大雨量下,自拟评价指标（雨场平均偏移率）分别相比原始结果下降10.8%、55.9%、52.5%。在改进喷雨装置喷嘴轴向后,汽车前风窗及其侧窗表面水膜分布不变,而水膜平均厚度同自然雨场下结果的差距明显减小。小、中、大雨量下,侧窗水膜平均厚度的差距分别降低5.2%、3.5%、0.5%,前风窗水膜平均厚度的差距分别降低3.3%、9.9%、10.0%,且车身周围雨水分布更为合理。并通过对雨滴运动的分析,进一步对改良机理进行了研究。该研究为后续汽车环境风洞雨水管理实验提供了可供参考的思路和方法。

关键词：汽车空气动力学车辆雨水管理汽车环境风洞雨场模拟仿真

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汽车环境风洞降雨模拟影响因素研究

装备环境工程 2023年第2期20卷 132-138页

作者：伊虎城许翔牟连嵩张艺伦王远于镒隆徐俊芳中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司天津300399 中汽研(常州)汽车工程研究院有限公司江苏常州213167

目的研究自然界降雨量与汽车环境风洞模拟降雨量之间的关系,得到中国气象条件的雨量设定经验公式,为汽车环境风洞模拟降雨量的设定提供理论依据。方法理论分析自然界气象降雨和汽车环境风洞模拟降雨的特点和差异,研究影响汽车环境风洞... 详细信息

目的研究自然界降雨量与汽车环境风洞模拟降雨量之间的关系,得到中国气象条件的雨量设定经验公式,为汽车环境风洞模拟降雨量的设定提供理论依据。方法理论分析自然界气象降雨和汽车环境风洞模拟降雨的特点和差异,研究影响汽车环境风洞模拟降雨量的因素。结果在无风条件下,影响汽车环境风洞降雨量的因素有气象降雨量、前挡风玻璃倾角、雨滴直径和车速等。按照车速将降雨分为汽车停止和汽车行驶2种模式,提出结合中国气象条件的汽车环境风洞模拟降雨量的经验公式。结论在相同降雨等级下,汽车停止状态下的汽车环境风洞降雨量一般大于车辆行驶状态。在气象降雨量等级为短时中雨时,行驶汽车的雨量设定值与车速呈指数增长关系。

关键词：中国气候汽车环境风洞降雨等级前挡风玻璃倾角雨滴直径车速

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汽车环境风洞地面区域流场数值仿真

装备环境工程 2023年第8期20卷 105-113页

作者：李建张长平许翔王丹张艺伦牟连嵩河北工业大学能源与环境工程学院天津300401 中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司天津300300

目的探究汽车环境风洞地面区域流场规律,获取风洞边界层抽吸装置的最佳抽吸率和底盘测功机对风洞地面区域边界层厚度、风速、总压和静压的影响规律,并比较MRF法和旋转壁面法对底盘测功机转毂转动模拟的精度。方法运用计算流体动力学方... 详细信息

目的探究汽车环境风洞地面区域流场规律,获取风洞边界层抽吸装置的最佳抽吸率和底盘测功机对风洞地面区域边界层厚度、风速、总压和静压的影响规律,并比较MRF法和旋转壁面法对底盘测功机转毂转动模拟的精度。方法运用计算流体动力学方法对汽车环境风洞流场进行数值仿真计算。结果边界层抽吸装置对应于喷口风速120 km/h时的最佳抽吸率为0.048。底盘测功机区域总压呈现下降趋势。相比于存在底盘测功机,汽车环境风洞无底盘测功机时,底盘测功机区域内相同位置的边界层厚度会增加1.28~12.22 mm。在前转毂的前侧、上侧、后侧和后转毂的上侧和后侧会有一个高风速区域,区域内风速比设定风速高1%~4%,与无底盘测功机相比,区域内静压值低0.32~46.02 Pa。在前后转毂前侧和后侧与地面相连接的凹部会有一个低风速区域,区域内风速比设定风速低1%~5%,与无底盘测功机相比,区域内静压值高0.08~49.34 Pa。底盘测功机转毂的转动会使附近区域的地面边界层厚度变大。在前转毂前侧,采用旋转壁面法进行模拟比MRF法地面边界层厚度增加近8 mm,而在其他位置,2种模拟方法对边界层厚度的模拟差别在1.5 mm以内。使用MRF法和旋转壁面法对底盘测功机区域风速和静压分布的模拟精度一致,而旋转壁面法对总压趋势的模拟更加准确。结论底盘测功机会对地面区域一定范围内边界层厚度、风速、总压和静压产生影响,旋转壁面法比MRF法更适合底盘测功机区域地面边界层厚度、风速、总压和静压的模拟。

关键词：汽车环境风洞底盘测功机地面区域流场风洞试验数值仿真边界层抽吸率

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汽车环境风洞的设计优化研究

汽车文摘 2023年第3期 33-38页

作者：吴阳阳重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

通过合理地改进汽车环境风洞的设计方法以及优化内部参数,可以显著提高风洞流场指标和精度。通过文献综述,得到了汽车环境风洞的设计优化方向和方法,总结了半机械化物理式风洞发展前景。根据环境风洞的主要性能评价指标,对流场指标的影... 详细信息

通过合理地改进汽车环境风洞的设计方法以及优化内部参数,可以显著提高风洞流场指标和精度。通过文献综述,得到了汽车环境风洞的设计优化方向和方法,总结了半机械化物理式风洞发展前景。根据环境风洞的主要性能评价指标,对流场指标的影响因素进行分析,并根据地板边界层消减规律,发现通过优化风洞地板边界层、提高水平抽吸强度和控制出风口与车辆的距离,可以有效提高水平抽吸效果和流场指标。

关键词：汽车环境风洞半机械化物理式风洞水平抽吸系统流场指标

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汽车环境风洞试验室初期建设

汽车工程师 2014年第3期 16-17页

作者：刘学莉耿金涛孙华锋长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心

近年来,国内各大汽车企业均在建设汽车环境风洞试验室,为了共同探讨其建设经验,文章介绍了汽车环境风洞试验室的建设模式、基本结构,并对尺寸参数、环境参数、气动参数的确定进行了分析。汽车环境风洞试验室可以对汽车空调性能、整车散... 详细信息

近年来,国内各大汽车企业均在建设汽车环境风洞试验室,为了共同探讨其建设经验,文章介绍了汽车环境风洞试验室的建设模式、基本结构,并对尺寸参数、环境参数、气动参数的确定进行了分析。汽车环境风洞试验室可以对汽车空调性能、整车散热性能以及整车与环境的适应性进行模拟和验证,有效提高了整车性能。

关键词：汽车环境风洞建设模式参数

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汽车环境风洞流场特性的试验与数值模拟研究

汽车环境风洞流场特性的试验与数值模拟研究

2022中国汽车工程学会年会暨展览会

作者：许翔赵丰王丹张艺伦李建韩佳伟牟连嵩中国汽车技术研究中心有限公司河北工业大学

汽车环境风洞试验段的流场品质决定其能否真实地模拟汽车在实际道路上行驶的状态,影响汽车各项热性能风洞测试结果的准确性。本文采用风洞试验与数值仿真相结合的方法,基于风洞流场试验数据及环境风洞数值模拟,研究了汽车环境风洞试验... 详细信息

汽车环境风洞试验段的流场品质决定其能否真实地模拟汽车在实际道路上行驶的状态,影响汽车各项热性能风洞测试结果的准确性。本文采用风洞试验与数值仿真相结合的方法,基于风洞流场试验数据及环境风洞数值模拟,研究了汽车环境风洞试验段在不同模拟风速和空间位置的风速分布、边界层、轴向静压梯度、气流偏角以及温度等流场特性。研究表明:环境风洞试验段具有高品质的流场,基于实际的环境风洞结构尺寸以及充分考虑风洞内各种干扰效应,建立高精度的环境风洞数值模型,可以用于汽车热性能的数值模拟及虚拟试验验证。

关键词：汽车环境风洞流场特性试验研究数值仿真

来源： cnki会议评论

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虚拟环境风洞汽车雨水管理

吉林大学学报(工学版) 2023年

作者：张喆袁伟平张英朝沈淳姜祖啸许翔吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室上汽大众汽车有限公司中国汽车技术研究中心有限公司

虚拟环境风洞能够通过还原自然雨场环境实现汽车雨水管理，若仅满足风洞雨量与自然条件降雨量一致会影响实验结果准确性，为保证雨水管理研究更具实际意义，本文在满足自然雨量的前提下，对小、中、大三种雨量强度下的雨水分布、雨滴粒... 详细信息

虚拟环境风洞能够通过还原自然雨场环境实现汽车雨水管理，若仅满足风洞雨量与自然条件降雨量一致会影响实验结果准确性，为保证雨水管理研究更具实际意义，本文在满足自然雨量的前提下，对小、中、大三种雨量强度下的雨水分布、雨滴粒子尺寸和雨滴粒子运动状态进行研究，分析不同降雨环境对汽车雨水管理实验结果的影响，三种雨量强度下，车身雨水分布差异较大的部位有侧窗和后视镜区域，而机舱盖和格栅的雨水分布差异较小。通过改变风洞喷雨装置喷射出的雨滴粒子参数分析汽车雨水管理结果，发现随着雨滴粒子尺寸的增加，前风窗水膜平均厚度随之增加，侧窗水膜平均厚度基本不变；随着雨滴粒子运动速度的增加，前风窗及侧窗表面水膜平均厚度均随之减小。雨滴粒子的运动状态对车身表面的雨水分布和雨水堆积影响较大，因此在应用虚拟环境风洞进行汽车雨水管理的研究中，为保证实验结果与自然条件的一致性，在相同降雨量的前提下，风洞喷雨装置的距离和角度影响也是不能忽略的。

关键词：汽车空气动力学车辆雨水管理汽车环境风洞欧拉-拉格朗日模型