汽车模型风洞试验及数据修正方法研究

摘要

汽车空气动力学是用流体力学的基本定律、基本原理和基本方法，分析气流绕流汽车时的速度场、压强场，以研究作用在汽车上的气动力和气动力矩及其对汽车性能和造型影响的一门学科。汽车空气动力特性是车身造型设计的重要理论依据，是评价整车特性的重要参数指标。一直以来，风洞试验都是进行汽车空气动力学研究的重要手段，大量研究成果和重要结论几乎都是以风洞试验结果为依据的。但我国在汽车空气动力学方面的研究起步较晚，至今，国内只有上海地面交通工具风洞中心一座整车汽车专用风洞，众多研究机构没有条件在汽车专用风洞中开展实验研究，这些现实因素也一直制约着我国汽车空气动力学的研究进展。而随着我国航空工业和建筑工业的快速发展，国内不少研究机构筹建了先进的边界层风洞，因此，开展在边界层风洞中如何进行汽车模型风洞试验及其数据修正问题的研究，对推动我国汽车空气动力学的发展有着重要的现实意义。
　　本文以浙江大学边界层风洞为试验平台，选用具有代表性的标准参考汽车模型——MIRA斜背式汽车模型，基于数值仿真与试验相结合的方式，深入开展了汽车模型风洞试验试验方法及数据修正方法的研究，并对地面模拟系统进行了改进方案的研究。
　　首先，对汽车模型风洞的特点及相关试验技术、风洞试验相似准则、数据修正方法等汽车风洞试验理论进行了综述，并详细介绍了浙江大学边界层风洞性能参数、试验大学边界层风洞现有设备和条件，合理选择试验比例模型，自行制作实验用1/4 MIRA斜背式汽车模型，设计一高度可调节式模型支撑装置，采用固定平板——底部抬升相结合的方法去除地面效应影响，进行了MIRA斜背式汽车模型气动力和力矩、车表气动压力的测量实验，提出了应用数值仿真和风洞试验相结合的方法去除本文实验方案的支撑干扰，制定了风洞试验数据修正的整体技术路线。
　　最后，采用数值仿真和试验验证相结合的方法对试验中所用的地面效应模拟系统进行了改进方案的研究，通过对比分析，验证改进方案的有效性和可行性。
　　本文的研究成果可以为汽车模型风洞试验试验方案的设计和数据修正方法的研究提供理论参考，对今后在非汽车专用风洞中开展汽车模型风洞试验有较大的指导意义。仪器设备以及它们的原理和使用方法。
　　其次，依据浙江

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究进展

1．2．2 国内研究进展

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 采取的研究方法、技术路线

第二章 汽车模型风洞试验技术概论

2．1 汽车模型风洞的特点及试验内容

2．1．1 汽车模型风洞的特点

2．1．2 汽车模型风洞的试验内容

2．2 汽车模型风洞试验技术要求

2．2．1 汽车风洞性能要求

2．2．2 汽车风洞的地面效应模拟技术

2．2．3 汽车模型风洞试验相似准则

2．3 汽车模型风洞试验的数据修正

2．3．1 洞壁干扰修正

2．3．2 水平浮力修正

2．3．3 支撑干扰修正

2．5 本章小结

第三章 风洞试验方案的设计和实验内容

3．1 浙江大学边界层风洞

3．2 实验模型的选择和制作

3．2．1 实验模型的选择

3．2．2 实验模型的制作

3．3 实验方案设计

3．3．1 地面效应模拟方案的选择

3．3．2 地面效应模拟方案的设计

3．4 风洞实验内容

3．4．1 MIRA模型气动阻力测量实验

3．4．2 MIRA模型表面气动压力实验

3．5 本章小结

第四章 实验数据处理方法的研究

4．1 支撑干扰修正研究

4．1．1 支撑干扰扣除的风洞试验内容

4．1．2 支撑干扰扣除的数值仿真内容

4．1．3 支撑干扰修正结果分析

4．2 洞壁干扰修正研究

4．3 水平浮力修正研究

4．4 雷诺数影响分析

4．5 试验方案及修正方法可行性分析

4．6 本章小结

第五章 地面效应模拟方案的改进研究

5．1 改进方案的确定

5．2 数值仿真试验分析

5．2．1 仿真试验方案的拟定

5．2．2 仿真计算结果及分析

5．3 风洞实验验证

5．3．1 试验方案

5．3．2 实验结果及数据分析

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 论文特色之处

6．3 工作展望

参考文献

攻读硕士期间研究成果