CN105277331B - 热环境风洞及其怠速模拟系统 - Google Patents

Abstract

一种热环境风洞及其怠速模拟系统，系统包括：试验舱，包含舱体、与舱体固定设置的主风道，主风道与舱体的内腔相通、且风道入口伸出舱体外；分隔部，沿主风道的送风方向位于主风道的风道出口下游，并将内腔分隔为第一和第二内腔，分隔部设有与风道出口对准的开口，且开口与风道出口沿送风方向存在间隙；导轨，沿送风方向位于风道出口下游、开口上游；怠速风门，可在垂直于送风方向的水平方向上沿导轨移动，以密封或打开间隙；动力源；压缩空气管道；压缩空气供给源；动力源与压缩空气供给源接收到密封或打开间隙的指令时联动：动力源驱使怠速风门移动的同时，压缩空气供给源向压缩空气管道供应压缩空气。解决了现有动力源消耗功率较大的问题。

Description

热环境风洞及其怠速模拟系统

技术领域

本发明涉及一种热环境风洞及其怠速模拟系统。

背景技术

热环境风洞是自主研发轨道交通车辆的重大测试设施，它通过人为创造的各种气候条件和模拟汽车运行状态，对整车性能进行试验和考核评估。热环境风洞通常包含怠速模拟系统，用于模拟车辆怠速状态下的自然条件。

怠速模拟系统通常包含：主风道；可移动地怠速风门，沿送风方向位于主风道下游；用于驱动怠速风门移动的动力源，该动力源为电机。在模拟车辆怠速状态时，动力源驱使怠速风门处于关闭状态，即怠速风门将主风道的风道出口密封住，以阻止气流流向车辆表面，实现了车辆表面风速为0。

现有一种怠速模拟系统的怠速风门在底部设置有位于导轨内的滚轮，滚轮滚动时可以带动怠速风门沿着导轨移动。通过设置滚轮可以减少动力源消耗的功率，但是却会带来以下问题：怠速风门底部与导轨之间存在缝隙，导致怠速风门的密封性能较差，即使怠速风门处于关闭状态，仍会有气流从怠速风门底部通过，无法实现车辆表面风速为0。

为了解决这个问题，现有另一种怠速模拟系统将其怠速风门底部直接置于导轨内。这样可以减小怠速风门底部与导轨之间的缝隙，提高怠速风门的密封性能，但是又会带来以下问题：怠速风门沿导轨移动时，两者之间为滑动摩擦，怠速风门受到的阻力较大，导致增加了动力源消耗的功率，进而增加了热环境风洞的运营成本。

为了能够较为准确地测试车辆在城市工况下的各项性能，怠速模拟系统中的怠速风门需快速、并频繁地打开和关闭。但是，现有怠速风门开闭速度较慢。特别是怠速风门关闭速度较慢时，会导致流向车辆表面的气流波动较大、以及车辆表面风速不稳定，进而无法真实有效地模拟怠速状态下的自然条件。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有热环境风洞的怠速模拟系统中驱使怠速风门移动的动力源消耗的功率较大，导致热环境风洞的运营成本较高。

本发明要解决的另一问题是：现有热环境风洞的怠速模拟系统中怠速风门的密封性能较差。

本发明要解决的又一问题是：现有热环境风洞的怠速模拟系统无法真实有效地模拟怠速状态下的自然条件。

为解决上述问题，本发明提供了一种用于热环境风洞的怠速模拟系统，包括：

试验舱，包含舱体、以及与所述舱体固定设置的主风道，所述主风道与舱体的内腔相通、且风道入口伸出所述舱体外；

分隔部，沿所述主风道的送风方向位于所述主风道的风道出口下游，并将所述内腔分隔为第一内腔和第二内腔，所述分隔部设有与所述风道出口对准的开口，且所述开口与风道出口沿所述送风方向存在间隙；

导轨，沿所述送风方向位于所述风道出口下游、所述开口上游；

怠速风门，可在垂直于所述送风方向的水平方向上沿所述导轨移动，以密封或打开所述间隙；

动力源，用于驱使所述怠速风门沿所述水平方向移动；

压缩空气管道，位于所述怠速风门内，用于沿所述怠速风门上抬方向的反方向喷出压缩空气；

压缩空气供给源，用于向所述压缩空气管道供应压缩空气；

所述动力源与压缩空气供给源接收到密封或打开所述间隙的指令时联动：所述动力源驱使怠速风门移动的同时，所述压缩空气供给源向所述压缩空气管道供应压缩空气。

可选的，所述主风道设有：第一出风口，与所述第一内腔相通；

所述第二内腔具有中央测试区间；

所述分隔部设有：第二出风口，与所述第一内腔和第二内腔相通，在所述怠速风门的移动方向上位于所述开口的一侧，并对准所述第二内腔除中央测试区间外的区间；

所述怠速模拟系统还包括：位于所述第一内腔内的第一、第二导流叶片，在所述怠速风门的移动方向上位于所述主风道的一侧，并沿所述送风方向存在距离以围成导流通道；

所述第一、第二导流叶片的其中一个端部与所述主风道固定设置，沿送风方向，所述第一、第二导流叶片的所述端部均位于所述间隙的上游，所述导流通道的入口对准所述第一出风口、出口对准所述第二出风口。

可选的，所述第一、第二导流叶片呈流线型。

可选的，所述分隔部还设有：与所述第一内腔和第二内腔相通的第三出风口，对准所述第二内腔除中央测试区间外的区间，并在所述怠速风门移动方向上位于所述第二出风口靠近所述开口的一侧。

可选的，在所述怠速风门移动方向上，所述第二出风口的入口比出口更靠近所述开口。

可选的，所述怠速风门移动以密封或打开所述间隙时，所述怠速风门匀速移动，或者，所述怠速风门的移动速度先快后慢。

可选的，所述怠速风门的边缘裹有密封条，所述压缩空气管道的喷口沿所述怠速风门高度方向贯穿所述怠速风门底部的密封条。

可选的，所述怠速风门的数量为一个；或者，

所述怠速风门的数量为两个，密封或打开所述间隙时两个怠速风门沿相反的方向移动。

可选的，两个所述怠速风门的结合面为相互匹配的斜面或曲面。

可选的，还包括：传动装置，为链条传动装置或皮带传动装置；

所述传动装置包括：主动轮、从动轮、绕在所述主动轮和从动轮上的挠性传动件，所述挠性传动件与怠速风门固定连接；

所述动力源为电机，用于驱使所述主动轮转动。

可选的，还包括：限位开关，用于在所述怠速风门与限位开关接触时向所述动力源输入停止启动的信号。

另外，本发明还提供了一种热环境风洞，包括上述任一所述的怠速模拟系统。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

在动力源与所述压缩空气供给源接收到密封或打开主风道的风道出口与分隔部的开口之间的间隙指令时，在动力源驱使怠速风门移动以密封或打开所述间隙的同时，所述压缩空气供给源会向压缩空气管道供应压缩空气，压缩空气管道会喷出压缩空气，在喷出的压缩空气作用下，怠速风门会被上抬，因而能够在导轨与怠速风门之间形成一层空气膜，该空气膜能够减小怠速风门移动时受到的阻力，因而能够降低动力源消耗的功率，进而降低了热环境风洞的运营成本。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中热环境风洞的怠速模拟系统的剖视图，剖面垂直于怠速风门；

图2是图1中P区域的局部放大图；

图3是沿图1中A-A方向的剖视图；

图4是沿图1中B-B方向的剖视图；

图5是图4中Q区域的局部放大图；

图6是沿图1中C-C方向的剖视图；

图7是本发明的另一实施例中怠速模拟系统的两个怠速风门的局部结构示意图；

图8是本发明的又一实施例中怠速模拟系统的两个怠速风门的局部结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

如图3所示，本实施例的用于热环境风洞的怠速模拟系统包括：

试验舱1，包含舱体10、以及与舱体10固定设置的主风道11，主风道11与舱体10的内腔100相通、且风道入口110伸出舱体10外；

分隔部2，沿主风道11的送风方向A位于主风道11的风道出口111下游，并将内腔100分隔为第一内腔101和第二内腔102，结合图1所示，第二内腔102具有用作车辆测试区间的中央测试区间Z，分隔部2设有与风道出口111对准的开口20，且开口20与风道出口111沿送风方向A存在间隙；

导轨3，沿送风方向A位于风道出口111下游、开口20上游；

结合图1所示，怠速风门4，可在垂直于送风方向A的水平方向B上沿导轨3移动，以密封或打开所述间隙；

动力源5，用于驱使怠速风门4沿水平方向B(结合图1所示)移动；

结合图4和图5所示，压缩空气管道6，位于怠速风门4内，用于沿怠速风门4上抬方向的反方向C喷出压缩空气；

压缩空气供给源(未图示)，用于向压缩空气管道6供应压缩空气；

动力源5与所述压缩空气供给源接收到密封或打开所述间隙的指令时联动：动力源5驱使怠速风门4移动的同时，所述压缩空气供给源向压缩空气管道6供应压缩空气。

结合图3、图5所示，在模拟车辆怠速状态时，动力源5与所述压缩空气供给源会接收到密封所述间隙的指令：在动力源5驱使怠速风门4移动以密封所述间隙的同时，所述压缩空气供给源会向压缩空气管道6供应压缩空气，压缩空气管道6会喷出压缩空气，在喷出的压缩空气作用下，怠速风门4会沿方向C的相反方向被上抬，因而能够在导轨3与怠速风门4之间形成一层空气膜，该空气膜能够减小怠速风门4移动时受到的阻力，因而能够降低动力源5消耗的功率，进而降低了热环境风洞的运营成本。

如图3所示，怠速风门4密封所述间隙时，主风道11的风道出口111与分隔部2的开口20之间沿送风方向A不存在间隔，在怠速风门4的阻挡作用下，主风道11内的气流不会流向分隔部2上的开口20、以及第二内腔102，因而能够实现置于第二内腔102内的车辆的表面风速为0。

继续结合图3、图5所示，在未模拟车辆怠速状态时，动力源5与所述压缩空气供给源会接收到打开所述间隙的指令：在动力源5驱使怠速风门4移动以打开所述间隙的同时，所述压缩空气供给源会向压缩空气管道6供应压缩空气，压缩空气管道6会喷出压缩空气，在喷出的压缩空气作用下，怠速风门4会沿方向C的相反方向被上抬，因而能够在导轨3与怠速风门4之间形成一层空气膜，该空气膜能够减小怠速风门4移动时受到的阻力，因而能够降低动力源5消耗的功率，进而降低了热环境风洞的运营成本。

怠速风门4打开所述间隙时，主风道11内的气流会流向分隔部2上的开口20、以及第二内腔102，使得置于第二内腔102内的车辆的表面风速不为0。

在本实施例中，怠速风门4移动以密封所述间隙时，怠速风门4的移动速度先快后慢。即，怠速风门4移动以密封所述间隙的过程分为两个阶段：在所述间隙未接近完全被封闭的前阶段，怠速风门4的移动速度较快；在所述间隙接近完全被封闭的后阶段，怠速风门4的移动速度减慢。通过这种方式，可以提高怠速风门的关闭速度，满足城市工况下怠速风门快速关闭的要求，防止流向车辆表面的气流波动较大、以及车辆表面风速不稳定，进而能够真实有效地模拟怠速状态下的自然条件。

在本实施例中，怠速风门4移动以打开所述间隙时，怠速风门4的移动速度也是先快后慢。即，怠速风门4移动以打开所述间隙的过程分为两个阶段：在所述间隙未接近完全被打开的前阶段，怠速风门4的移动速度较快；在所述间隙接近完全被打开的后阶段，怠速风门4的移动速度减慢。通过这种方式，可以提高怠速风门的开启速度，满足城市工况下怠速风门快速打开的要求。

在上述前阶段、后阶段，怠速风门4均可以匀速移动。当然，在上述前阶段、后阶段，怠速风门4也可以作变速运动。可以根据怠速风门4密封或打开所述间隙的时间要求来选择怠速风门4的移动速度。

上述前阶段和后阶段之间的时间界限可以在满足怠速风门快速开启和关闭的前提下任意设置，并没有具体限制要求。

如图3所示，在本实施例中，可在怠速模拟系统中设置一控制器，该控制器用于将车辆的轮毂速度(即车速)或车辆的表面风速与设定值进行比较，若车辆的轮毂速度或车辆的表面风速小于该设定值，则该控制器会向动力源5及压缩空气供给源发出关闭所述间隙的指令；若车辆的轮毂速度或车辆的表面风速大于设定值，则该控制器会向动力源5及压缩空气供给源发出打开所述间隙的指令，使得怠速风门的移动可以实现自动控制。

在其他实施例中，也可以通过手动控制的方式来实现怠速风门4移动以密封或打开所述间隙。

当然，在其他实施例中，在怠速风门4移动以密封或打开所述间隙时，怠速风门4也可以匀速移动。

在本实施例中，怠速模拟系统还包括限位开关(未图示)，用于在怠速风门4与该限位开关接触时向动力源5和压缩空气供给源输入停止启动的信号。这样一来，在怠速风门4移动以打开所述间隙时，一旦怠速风门4与该限位开关接触，则该限位开关会向动力源5和压缩空气供给源发出信号，动力源5接收到该信号时停止驱使怠速风门4移动，压缩空气供给源接收到该信号时停止向压缩空气管道6供给压缩空气。

在本实施例的变换例中，该限位开关也可以用于在怠速风门4与该限位开关接触时仅向动力源5输入停止启动的信号。在这种情况下，动力源5接收到该信号时停止驱使怠速风门4移动，而压缩空气供给源会继续向压缩空气管道6供给压缩空气。

在本实施例中，如图3所示，主风道11设有：第一出风口112，与第一内腔101相通。结合图1、图2、图6所示，分隔部2设有：第二出风口21，与第一内腔101和第二内腔102相通，在怠速风门4的移动方向B上位于开口20的一侧，并对准第二内腔102除中央测试区间Z外的区间。

如图1、图3所示，怠速模拟系统还包括：位于第一内腔101内的第一导流叶片71、第二导流叶片72，在怠速风门4的移动方向B上位于主风道11的一侧，并沿送风方向A存在距离，以围成导流通道73。第一导流叶片71、第二导流叶片72的其中一个端部与主风道11固定设置，沿送风方向A，第一导流叶片71、第二导流叶片72的所述端部均位于所述间隙的上游。导流通道73的入口对准第一出风口112、出口对准第二出风口21。

如图1所示，在怠速风门4将所述间隙密封时，主风道11内的气流会由主风道11上的第一出风口112(结合图3所示)流向第一导流叶片71和第二导流叶片72围成的导流通道73的入口，再由导流通道73的出口流向分隔部2上的第二出风口21，最终流向第二内腔102除中央测试区间Z外的区间，在避免气流掠过中央测试区间Z内的车辆，以保证怠速状态下车辆表面风度为0的同时，还能保证维持第二内腔102内温度、湿度均匀恒定所需要的最低气流速度。

在本实施例中，主风道11在怠速风门4移动方向B上的两侧均设有第一导流叶片71、第二导流叶片72。分隔部2在怠速风门4移动方向B上的两侧均设有第二出风口21。

在本实施例中，第一导流叶片71、第二导流叶片72呈流线型，避免了导流通道73内的气流因波动引起涡流，且使气流经由导流通道73均匀地通过分隔部2上的第二出风口21。

在本实施例中，结合图1、图2所示，在怠速风门4移动方向B上，第二出风口21的入口比出口更靠近开口20，以防止从第二出风口21流出的气流掠过中央测试区间Z内的车辆，保证怠速状态下车辆表面风度为0。

具体地，如图2所示，第二出风口21的截面可以设置为平行四边形，该截面与怠速风门4(结合图1所示)垂直；另外，第二出风口21的内壁与送风方向A之间的夹角为10至15度。

在本实施例中，结合图1、图6所示，分隔部2还设有：与第一内腔101和第二内腔102相通的第三出风口22，对准第二内腔102除中央测试区间Z外的区间，并在怠速风门4移动方向B上位于第二出风口21靠近开口20的一侧。这样一来，在怠速风门4将所述间隙密封时，主风道11内的气流会由分隔部2上的第三出风口22流向第二内腔102除中央测试区间Z外的区间，且该区间位于中央测试区间Z上方，能够进一步保证维持第二内腔102内温度、湿度均匀恒定所需要的最低气流速度。

在本实施例中，如图4所示，怠速风门4的数量为两个，密封或打开所述间隙时两个怠速风门4沿相反的方向移动。在其他实施例中，怠速风门4的数量也可以为一个。

在本实施例中，继续参照图4所示，所述怠速模拟系统还包括：传动装置8，为链条传动装置或皮带传动装置。传动装置8包括主动轮81、从动轮82、绕在主动轮81和从动轮82上的挠性传动件83，挠性传动件83未绕在主动轮81、从动轮82上的两段分别通过两个连杆84与两个怠速风门4固定连接，使得主动轮81、从动轮82转动时，两个怠速风门4能够沿相反的方向移动。

在本实施例中，结合图3所示，动力源5为电机，用于驱使主动轮81转动。

在本实施例的变换例中，当怠速风门4的数量为一个时，也可以采用上述传动装置8来实现动力源5驱使怠速风门4移动。

在本实施例的变换例中，也可以采用其他形式的动力源来驱使怠速风门移动。

在本实施例中，如图4所示，怠速风门4的边缘包裹有密封条9。结合图5所示，压缩空气管道6的喷口沿怠速风门4高度方向C贯穿怠速风门4底部的密封条9。在密封条9的作用下，在怠速风门4处于关闭状态时提高了怠速风门4的密封性能，能够进一步实现怠速状态时车辆表面风速为0。另外，在两个怠速风门4沿方向B移动以密封所述间隙时，两个怠速风门4结合面处的密封条9还能起到缓冲作用，防止两个怠速风门4之间发生碰撞。具体地，密封条9可以为耐低温密封条。

在本实施例中，两个怠速风门4的结合面S为竖直平面。

在本实施例的变换例中，如图7所示，两个怠速风门4的结合面S为相互匹配的斜面。在本实施例的另一变换例中，如图8所示，两个怠速风门4的结合面S为相互匹配的曲面该曲面可以为任意形状的非平面形状。

通过将两个怠速风门4的结合面S设置为相互匹配的斜面或曲面，可以增大两个怠速风门4之间的结合面积，提供怠速风门4的密封性能。这样一来，即使两个怠速风门4结合面处的密封条9有损坏，怠速风门4的密封性能仍有保证。

在上述怠速风门的基础上，本发明还提供了一种热环境风洞，其包括如上所述的怠速模拟系统。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种用于热环境风洞的怠速模拟系统，其特征在于，包括：

试验舱，包含舱体、以及与所述舱体固定设置的主风道，所述主风道与舱体的内腔相通、且风道入口伸出所述舱体外；

分隔部，沿所述主风道的送风方向位于所述主风道的风道出口下游，并将所述内腔分隔为第一内腔和第二内腔，所述分隔部设有与所述风道出口对准的开口，且所述开口与风道出口沿所述送风方向存在间隙；

导轨，沿所述送风方向位于所述风道出口下游、所述开口上游；

怠速风门，可在垂直于所述送风方向的水平方向上沿所述导轨移动，以密封或打开所述间隙；

动力源，用于驱使所述怠速风门沿所述水平方向移动；

压缩空气管道，位于所述怠速风门内，用于沿所述怠速风门上抬方向的反方向喷出压缩空气；

压缩空气供给源，用于向所述压缩空气管道供应压缩空气；

所述动力源与压缩空气供给源接收到密封或打开所述间隙的指令时联动：所述动力源驱使怠速风门移动的同时，所述压缩空气供给源向所述压缩空气管道供应压缩空气。

2.如权利要求1所述的怠速模拟系统，其特征在于，所述主风道设有：第一出风口，与所述第一内腔相通；

所述第二内腔具有中央测试区间；

所述分隔部设有：第二出风口，与所述第一内腔和第二内腔相通，在所述怠速风门的移动方向上位于所述开口的一侧，并对准所述第二内腔除中央测试区间外的区间；

所述怠速模拟系统还包括：位于所述第一内腔内的第一、第二导流叶片，在所述怠速风门的移动方向上位于所述主风道的一侧，并沿所述送风方向存在距离以围成导流通道；

所述第一、第二导流叶片的其中一个端部与所述主风道固定设置，沿送风方向，所述第一、第二导流叶片的所述端部均位于所述间隙的上游，所述导流通道的入口对准所述第一出风口、出口对准所述第二出风口。

3.如权利要求2所述的怠速模拟系统，其特征在于，所述第一、第二导流叶片呈流线型。

4.如权利要求2所述的怠速模拟系统，其特征在于，所述分隔部还设有：与所述第一内腔和第二内腔相通的第三出风口，对准所述第二内腔除中央测试区间外的区间，并在所述怠速风门移动方向上位于所述第二出风口靠近所述开口的一侧。

5.如权利要求2所述的怠速模拟系统，其特征在于，在所述怠速风门移动方向上，所述第二出风口的入口比出口更靠近所述开口。

6.如权利要求1所述的怠速模拟系统，其特征在于，所述怠速风门移动以密封或打开所述间隙时，所述怠速风门匀速移动，或者，所述怠速风门的移动速度先快后慢。

7.如权利要求1所述的怠速模拟系统，其特征在于，所述怠速风门的边缘裹有密封条，所述压缩空气管道的喷口沿所述怠速风门高度方向贯穿所述怠速风门底部的密封条。

8.如权利要求1至7任一项所述的怠速模拟系统，其特征在于，所述怠速风门的数量为一个；或者，

所述怠速风门的数量为两个，密封或打开所述间隙时两个怠速风门沿相反的方向移动。

9.如权利要求8所述的怠速模拟系统，其特征在于，两个所述怠速风门的结合面为相互匹配的斜面或曲面。

10.如权利要求1至7任一项所述的怠速模拟系统，其特征在于，还包括：传动装置，为链条传动装置或皮带传动装置；

所述传动装置包括：主动轮、从动轮、绕在所述主动轮和从动轮上的挠性传动件，所述挠性传动件为链条或皮带，所述挠性传动件与怠速风门固定连接；

所述动力源为电机，用于驱使所述主动轮转动。

11.如权利要求1至7任一项所述的怠速模拟系统，其特征在于，还包括：限位开关，用于在所述怠速风门与限位开关接触时向所述动力源输入停止启动的信号。

12.一种热环境风洞，其特征在于，包括权利要求1至11任一项所述的怠速模拟系统。