扩散段洞壁位置度偏差对汽车风洞流场影响的试验研究.pdf
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1、Applied Physics 应用物理应用物理,2024,14(1),10-18 Published Online January 2024 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/app https:/doi.org/10.12677/app.2024.141002 文章引用文章引用:张惠林,赵峰,易卫,耿子海,孔婷婷,朱琳.扩散段洞壁位置度偏差对汽车风洞流场影响的试验研究J.应用物理,2024,14(1):10-18.DOI:10.12677/app.2024.141002 扩散段扩散段洞壁位置度偏差对汽车风洞流场影响的洞壁位置度偏差对汽车风洞流场影
2、响的试验研究试验研究 张惠林张惠林*,赵赵 峰峰,易易 卫卫,耿子海耿子海#,孔婷婷孔婷婷,朱朱 琳琳 比亚迪汽车工业有限公司,广东 深圳 收稿日期:2023年12月5日;录用日期:2024年1月2日;发布日期:2024年1月10日 摘摘 要要 开展汽车风洞扩散段洞壁位置度偏差对流场影响的试验研究,开展汽车风洞扩散段洞壁位置度偏差对流场影响的试验研究,是为了是为了确认汽车风洞工程建设过程中混凝确认汽车风洞工程建设过程中混凝土部段内洞壁位置度偏差对试验段流场的影响情况,并为汽车风洞建设过程中混凝土施工工艺条件把控土部段内洞壁位置度偏差对试验段流场的影响情况,并为汽车风洞建设过程中混凝土施工工艺条
3、件把控标准提供依据。试验在某实验室气动声学风洞开展,将前后缘标准提供依据。试验在某实验室气动声学风洞开展,将前后缘5倒角的软质平板模型安装在风洞动力段倒角的软质平板模型安装在风洞动力段下游扩散段单侧壁以模拟风洞此部段的位置度偏差。在空风洞基准状态与风洞内洞壁安装位置度偏差带下游扩散段单侧壁以模拟风洞此部段的位置度偏差。在空风洞基准状态与风洞内洞壁安装位置度偏差带两种试验工况下,分别研究了两种试验工况下,分别研究了位置度位置度偏差对速度均匀性、湍流度、气流偏角、风洞背景噪声和标模阻力偏差对速度均匀性、湍流度、气流偏角、风洞背景噪声和标模阻力测量测量的影响。试验结果表明:扩散段位置度偏差对试验段中
4、央区域的速度均匀性、风洞背景噪声和气流的影响。试验结果表明:扩散段位置度偏差对试验段中央区域的速度均匀性、风洞背景噪声和气流偏角的影响较小,但对湍流度以及标模阻力偏角的影响较小,但对湍流度以及标模阻力测量测量有明显的影响。因此,汽车风洞的混凝土结构施工工艺有明显的影响。因此,汽车风洞的混凝土结构施工工艺必须严格执行行业标准以确保风洞流场品质及测试结果的可靠性。必须严格执行行业标准以确保风洞流场品质及测试结果的可靠性。关键词关键词 汽车风洞汽车风洞,试验段流场试验段流场,位置度偏差位置度偏差 Experimental Study on the Influence of Diffusion-Sec
5、tion Wall Position Deviation on the Flow Field of Automobile Wind Tunnel Huilin Zhang*,Feng Zhao,Wei Yi,Zihai Geng#,Tingting Kong,Lin Zhu BYD Automobile Industry Co.,Ltd.,Shenzhen Guangdong Received:Dec.5th,2023;accepted:Jan.2nd,2024;published:Jan.10th,2024 *第一作者。#通信作者。张惠林 等 DOI:10.12677/app.2024.14
6、1002 11 应用物理 Abstract The experimental study on the influence of the wall position deviation of the diffusion section of the automobile wind tunnel on the flow field is carried out to confirm the influence of the wall po-sition deviation of the concrete section on the flow field of the test section
7、in the construction process of the automobile wind tunnel,and to provide a basis for the control standard of the con-crete construction process conditions in the construction process of the automobile wind tunnel.The experiment was carried out in a laboratory aeroacoustic wind tunnel.The soft flat m
8、odel with a 5-degree chamfer on the front and rear edges was installed on the single side wall of the down-stream diffusion section of the power section of the wind tunnel to simulate the position deviation of this section of the wind tunnel.Under the two test conditions of the empty wind tunnel ref
9、er-ence state and the wall installation position deviation zone in the wind tunnel,the influence of the position deviation on the velocity uniformity,turbulence,flow deflection angle,wind tunnel back-ground noise and mold resistance measurement was studied respectively.The test results show that the
10、 diffusion section position deviation has little influence on the velocity uniformity,wind tunnel background noise and flow deflection angle of the central area of the test section,but has a significant influence on the turbulence and the mold resistance measurement.Therefore,the con-struction proce
11、ss of the concrete structure of the automobile wind tunnel must be strictly imple-mented in accordance with the industry standards to ensure the quality of the wind tunnel flow field and the reliability of the test results.Keywords Automobile Wind Tunnel,Flow Field of Test Section,Position Deviation
12、 Copyright 2024 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 汽车风洞建设项目是一项复杂的系统工程,其最终的流场品质不仅取决于设计,而且还受加工建造质量的影响1。特别是全尺寸气动声学风洞,混凝土结构占比较大,而混凝土建筑行业标准2普遍低于钢结构加工精度的标准。混凝土施工过
13、程中产生的误差(如洞壁位置度偏差)如何影响试验段流场品质的相关研究很少,而该问题直接决定着对施工工艺条件的要求和施工标准的把控。研究该问题的核心价值在于为风洞设计和土建施工搭建技术条件合理化平台,避免过度约束造成不必要的工程浪费。追溯汽车风洞发展历史,美国、德国、日本、加拿大等发达国家起步早、研究成果系统且完整,但是关于汽车风洞高品质流场决定因素的文献较少3。为此,本文针对风洞建设中关注的工程问题开展试验研究。本文结合风洞内洞壁存在位置度偏差的物理条件,初步判定该问题与湍流新理论中描述的工程场景吻合4,即洞壁位置度偏差的本质是改变了风洞内洞壁的壁面条件,进而导致风洞的背景湍流度发生变化5。在此
14、判断的基础上通过风洞试验对这个问题开展了系统研究和验证,包括洞壁位置度偏差可能影响的流场品质参数,如速度分布、流动方向、背景噪声等。当发现位置度偏差对流场品质产生的影响达到一定程度时又进一步验证了其对风洞阻力测量的影响。Open AccessOpen Access张惠林 等 DOI:10.12677/app.2024.141002 12 应用物理 2.试验设计试验设计 试验在某实验室气动声学风洞中开展,该风洞的气动轮廓与汽车气动声学风洞在气动构型上属于同一类别,两种风洞的气动问题具有可类比性。由于扩散段内表面具有曲率,因此试验中将软质平板模型粘贴在风洞扩散段单侧洞壁模拟位置度偏差。在空风洞基准
15、状态和内洞壁有位置度偏差带两种试验工况下开展以下研究:(1)过热线测量轴向速度和湍流度6;(2)通过 PIV 测量试验段中央区域二维速度分布并换算成该区域的气流方向场7;(3)通过传声器测量风洞背景噪声8;(4)通过天平测量风洞标模阻力9 10。2.1.试验风洞与模型试验风洞与模型 气动声学风洞开口试验段喷口截面宽 1.8 m、高 1.4 m、长 5 m,稳定内装有 6 层阻尼网。风洞试验段最大风速 80 m/s,最低稳定风速 8 m/s,湍流度优于 0.5%,空风洞流场指标见表 1。Table 1.Flow field quality of the wind tunnel 表表 1.风洞开口
16、试验段流场指标 项目 参数 尺寸(m)1.8 1.4 最大空风洞风速(m/s)80 最小稳定风速(m/s)8 模型区气流偏角()0.5 模型区动压场系数 i 0.5%模型区动压稳定性 0.005 模型区轴向静压梯度 0.005 模型区中心湍流度 0.5%开口试验段背景噪声 75 dBA(风速 70 m/s)消声室 截止频率 200 Hz 试验使用的平板模型长 2000 mm、宽 1000 mm、厚度 20 mm,材料具有一定韧性、强度较好,平板前后缘倒角 5。平板模型剖面示意图及该模型在风洞扩散段内安装如图 1 所示。(a)平板模型剖面示意图 (b)平板模型在风洞内安装 Figure 1.Th
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