CN105606335B - 用于部件模型的外轮廓变化的轮廓变化装置和部件模型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于部件模型(100)的空气动力学有效外轮廓(110)变化的轮廓变化装置(10)，该轮廓变化装置具有至少两个流体腔(20)，所述至少两个流体腔能够彼此分开地通过流体被泵激。本发明还涉及一种用于通过空气动力学有效外轮廓(110)来对空气动力学参数进行确定的部件模型(100)，该外轮廓(110)至少部分地由具有上述特征的轮廓变化装置(10)来构成。

Description

用于部件模型的外轮廓变化的轮廓变化装置和部件模型

技术领域

本发明涉及一种用于部件模型的空气动力学有效外轮廓变化的轮廓变化装置，并且涉及具有这种类型的轮廓变化装置的部件模型。

背景技术

已知的是，部件或整个车辆的外部轮廓的设计和修改在车辆开发的领域中具有决定性意义。因此，在此有可能在空气动力学有效参数的方面借助于小的修改来实现空气动力学有效外部轮廓的大的差别。这通常是由以下事实来确保的：在风洞中对部件模型或整个车辆模型进行测试并且可以以此方式在测量技术上来确定空气动力学参数。为了使得有可能在这种类型的测量步骤中完成修改，已知的是，通常提供所谓的黏土模型，这些黏土模型具有可变形的材料，例如工业黏土或类似材料。使用这种类型的黏土模型，于是在风洞中在相应的部件模型或在车辆模型上通过施加或移除这种类型的材料而可以做出修改。随后，几何学变化的修改是可以在进一步测量中基于空气动力学参数的变化、使用测量技术来确定的。

在已知做法中不利的是，借助于机械处理来施加和移除材料是非常复杂的。一个另外的缺点是，以此方式实际上没有准确的再现性，这是因为尽管在附加材料的施加和移除时精确形成模型，但不可能精确地返回已经完成的修改。最后但同样重要的是，不利的是，对应地以高精度来改型单独的外轮廓部分是非常耗时的。此外，以此方式可能由刮下或施加的材料引起风洞内的底板或该部件模型的其他部分的污染。

发明内容

本发明的目的是，至少部分地消除上述缺点。具体地，本发明的目的是，以便宜且简单的方式来改善部件模型的空气动力学开发。

上述目的是借助于具有本发明特征的轮廓变化装置以及具有本发明特征的部件模型来实现的。由扩展保护方案、说明书以及附图得到了本发明的进一步的特征和细节。在此，不言而喻，与根据本发明的轮廓变化装置相关描述的特征和细节也在各自情况下与根据本发明的部件模型相关地应用并且反之亦然，其结果是，本发明关于本披露的单独的方面始终或者能够始终被互相引用。

根据本发明，提出一种用于部件模型的空气动力学有效外轮廓变化的轮廓变化装置，该轮廓变化装置具有至少两个流体腔，所述至少两个流体腔能够彼此分开地通过流体被泵激。

根据本发明，轮廓变化装置被配置用于部件模型的空气动力学有效外轮廓的变化。为此目的，轮廓变化装置具有可以彼此分开地通过流体被泵激的至少两个流体腔。

因此轮廓变化装置用于提供部件模型的空气动力学有效的外轮廓的变化。取决于部件模型的实际后续利用，这通常是所述部件模型或车辆的朝外指向的表面。因此，例如，车辆或空气动力学部件(例如扰流器或底梁)的外蒙皮可以被理解为在本发明的意义上而言的部件模型。在车辆以及因此还有部件模型的运动过程中，空气掠过对应的表面，其结果是，在此存在流动阻力或流动引导作用。在风洞中的测量情况下，则可以关于其空气动力学参数来确定或优化所述部件模型。

根据本发明，决定性的是，轮廓变化装置借助于至少两个流体腔执行所述外轮廓的变化，该至少两个流体腔可以彼此分开地通过流体被泵激。因此轮廓变化装置提供了单元，该单元可以是部件模型的一部分，或该单元与该部件模型分开地构造并被紧固在部件模型上。轮廓变化装置的所述单元配备有两个流体腔，这些流体腔彼此分开并且可以彼此分开地被对应地泵激。因此，在正好两个流体腔的情况下，轮廓变化装置可以提供总共四个不同的外轮廓。这些不同的外轮廓是：两个完全空的流体腔、两个完全充满的流体腔、或在每种情况中这两个流体腔中各一个处于泵激状态。由于这两个流体腔通常还位于轮廓变化装置的不同位置处并且因此也位于部件模型的不同位置处，在所述变化的情况下甚至可以总体地产生部件模型的四个不同外轮廓。

本发明的一个决定性优点是，外轮廓的变化可以迅速地发生。因此，泵激相应的流体腔并且用流体将其填满或将流体放出，就足以来提供外轮廓的变化。由于在泵激状态下和在完全排空状态下的相应流体腔的限定的几何形状的结果，还存在外轮廓的各个状态的清楚的且尤其准确的再现性。换言之，可以提供：大量时间节省，与此同时还减少了已知方法的缺点。最后但同样重要的是，以此方式甚至还可以产生到CAD模型的直接链接，以便于在计算机仿真(例如使用CFD软件)与在风洞中的实际确定之间提供相关性。

本发明意义上的流体腔原理上可以使用各种形式的流体来填充和排空，以便使得可能在排空与泵激状态之间改变。在此，可以使用气体、尤其是空气作为可压缩的流体。不言而喻还可以想到的是，使用不可压缩的流体(例如液体、尤其是水)以便有可能以对应方式提供各个流体腔的泵激和排空。

可以提供将在稍后以更多细节解释的部件交接部以用于被配置为与部件模型分开的单元的轮廓变化装置，以便有可能以粘接、焊接、吸入或插入部件模型的对应软表面材料中的方式来提供紧固。

因此，对于根据轮廓变化装置的发明可以想到的是在风洞中的应用，甚至有可能联机实施(也就是说在测量过程中)部件模型的空气动力学有效外轮廓的变化。以此方式，除了在附接和变化时的时间节省之外还可以提供对于实际测量时间的时间节省。具体地讲，以此方式可以在非常短的时间内使用测量技术来确定非常大量的不同的外轮廓并且随后对它们进行评估。

最后但同样重要的是，轮廓变化装置自身可以具有多个传感器，以便收集关于在各个流体腔中和/或轮廓变化装置的外蒙皮上的空气动力学参数的相应信息。这种类型的空气动力学参数可以例如是动压力或流体速度或涡旋脱落几率。还能以此方式来确定其他多个参数，例如雷诺数或温度。因此，根据本发明的轮廓变化装置还可以附加地提供传感器功能或测量功能。

在根据本发明的轮廓变化装置中，可以有利的是，该至少两个流体腔在泵激状态中具有相同或基本相同的几何形状。换言之，所有流体腔都优选地具有相同或基本相同的构型，其结果是尤其简单且紧凑的分层或堆积是可能的，也就是说，各个流体腔相对于彼此在几何学上三维相关的安排。这导致在泵激状态下的各个流体腔之间提供了尽可能小的空的空间，其结果是，可以由轮廓变化装置以限定方式提供对抗在外部占主导的气流的高的动压力的反压力。流体腔的相同或基本相同的几何形状的进一步优点是，在实际几何学的组装和轮廓变化装置的构建的过程中可以求助于一个或几个标准部件。因此，就部件模型的外轮廓的不同变化可能性而言，该轮廓变化装置能便宜、简单且迅速地与相应的必要目的或相应的必要变化范围相适配。

在根据本发明的轮廓变化装置中，同样可以有利的是，该至少两个流体腔具有圆形横截面，尤其是具有圆柱形构型或球形构型。圆形横截面导致改善的压力响应并且可以保证在流体腔中的更高的内部压力，尤其在材料方面具有减少的支出。流体腔的内部压力可以被配置得越高，部件模型的外轮廓的变化在尺寸上就越稳定。然而，不言而喻的是，对于流体腔而言还可以想到其他的规则的横截面，尤其是那些可以令人满意地堆叠的横截面。例如，在本发明意义上可以想到蜂巢结构、六边形或八边形横截面。在此，流体腔的横截面优选地被设计用于各个流体腔相对于彼此的紧凑堆积。在此，如将在稍后所解释的，各个流体腔可以具有独立壁和共用壁两者。换言之，原理上在轮廓变化装置的生产过程中各个流体腔相对于彼此的灵活分层是可能的。此外，应注意不言而喻的是，在同一个轮廓变化装置中，在原理上还可以使用带有相同横截面的不同流体腔或者带有不同横截面形状的不同流体腔。

在根据本发明的轮廓变化装置中，另外同样有利的是，该至少两个流体腔中的每一个流体腔都至少部分地、尤其完全地由一个独立壁包围，该独立壁被配置成与邻接的流体腔的壁分开。具体地，所有流体腔都配备有独立壁，其结果是，各个流体腔可以彼此结合以分别形成轮廓变化装置并具有高灵活性。此外，这导致了，这些流体腔之一在该流体腔存在缺陷(例如泄漏)的情况下可以被简单且便宜地替换。最后但同样重要的是，这些流体腔中的每个流体腔都能以此方式被制造为标准部件，这大大地减少了根据本发明的轮廓变化装置的构型的费用。不言而喻，这种类型的流体腔可以具有共用的部分；具体地讲，所有流体腔在各自情况下都可以具有一个交接部以便允许附接到分配器装置或压缩机上。在此，各个流体腔自身可以具有入口阀门，以便用于打开和关闭通向相应流体腔的通道。还可以想到的是，分开的分配器装置承担所述阀门功能。

在根据本发明的轮廓变化装置中，进一步有利的是，该至少两个流体腔中的每个流体腔都至少部分地、尤其完全地由一个共用壁包围，该共用壁被配置成与邻接的流体腔的壁成一件式。这在原理上是对于以上描述的实施例的替代实施例。然而，在原理上两种设计变体的组合也是可以想到的。可以借助于使用共用壁划分流体腔来节省材料和重量。此外，在共用壁的区域中减少或甚至完全消除了在流体腔之间的间隔。与此同时，以此方式由于这些流体腔之一被泵激的事实而产生了邻接腔的稳定。最后但同样重要的是，如将在稍后以更多细节解释的，在这种类型的情况下相应的共用壁可以具有用于机械稳定的承载结构。不言而喻，如已经解释的，还可以在分开的独立壁之间提供这种类型的承载结构。

此外，有利的是，在根据本发明的轮廓变化装置中，提供了用于紧固到部件模型上的紧固交接部。这种类型的紧固交接部可以具有例如多个爪或多个棘爪以便塞入到部件模型的所谓的黏土模型中。在本发明意义上，作为紧固交接部而言还可以想到其他强制锁定紧固可能性。在本发明意义上借助于粘连、粘接或吸入的可逆紧固也可以是可能的。

此外，在根据本发明的轮廓变化装置中有利的是，一个机械承载结构被配置用于在泵激状态下的所述至少两个流体腔的机械支撑。所述机械承载结构用于机械稳定，尤其在从外部作用的空气动力学力的情况下。如果产生了动压力或在轮廓变化装置上的力的其他类型的作用，例如，借助于沿轮廓变化装置的外侧流动的流体流，所述力则可以至少部分地借助于机械承载结构而被消除。这导致流体腔的各个壁可能不具有机械稳定性或仅有低的机械稳定性。在此，承载结构的各个组成部分可以彼此以铰接的方式彼此连接，以便借助于流体腔的膨胀而被撑开。这种类型的承载结构因此还借助于正被泵激的流体腔而间接地被同样泵激。这种类型的承载结构可以与各个流体腔分开配置，或者可以至少部分地嵌入流体腔的壁中。

此外，在根据本发明的轮廓变化装置中有利的是，测量单元被配置为用于在各个流体腔中的压力测量。这种类型的测量装置可以是各个流体腔的一部分或者可以被配置为与后者分开。以此方式可以确定，在相应被泵激的流体腔中，哪个实际内部压力占主导。可以存储这种信息以便在稍后在用于测量的相应流体腔中提供具有相同内部压力的对应复制。然而，还可以在风洞中执行测量的过程中监测内部压力，结果是，以此方式可以感知到，在外部施加到流体腔上的动压力的增加所引起的内部压力增加。因此变得可能的是，提供额外的测量功能，而不需要额外的传感器。

根据本发明的轮廓变化装置是可以扩展的，其方式为，使得该至少两个流体腔至少部分地由一个张紧蒙皮包围，以用于在至少一个流体腔的泵激状态下构成光滑的表面。为此目的，该张紧蒙皮优选地具有弹性或柔性可变形构型。在此，该张紧蒙皮具有这样的几何延伸程度：其甚至在完全排遣空的流体腔的情况下提供了光滑或基本光滑的表面。该张紧蒙皮的柔性或弹性被这样配置：使得其允许在完全排空的流体腔与完全泵激的流体腔之间的弹性变形。在所有状态下该张紧蒙皮中都存在弹性预应力，其结果是，借助于张紧蒙皮提供的表面具有光滑且无折痕的构型。

用于确定空气动力学参数、具有空气动力学有效外轮廓的部件模型同样是本发明的主题。所述空气动力学有效外轮廓至少部分地由根据本发明的轮廓变化装置来构成。因此，根据本发明的部件模型提供了如关于根据本发明的轮廓变化装置已予以详细解释的相同优点。不言而喻，这种类型的部件模型还可以是车辆模型。相应地，外轮廓还包括轮廓变化装置或在该部分中由轮廓变化装置形成。

本发明的进一步主题可以是测量装置，除根据本发明的部件模型之外，该测量装置还具有压缩机和分配器系统，以便可能借助于对应的控制单元来使各个流体腔能够有目的地、分开地并且独立地泵激和排空。在此，这种类型的分配器系统可以使每个流体腔在各自情况下具有一个截止阀门。因此，还可以在本发明的背景下实施一种对应的方法，在该方法中，第一步，经由在分配器装置中的限定的阀门开启和阀门关闭来选择流体腔。随后，流体(尤其是空气)可以穿过打开的阀门借助于压缩机而被泵激到所选择的流体腔中。所述泵激发生，直到相应选择的流体腔中达到限定的最终压力或泵激压力。随后，保持这种情况并且可以使用测量技术来实施空气动力学参数确定。

附图说明

本发明另外的优点、特征和细节将从以下说明中得到，其中参见附图对本发明的示例性实施例进行详细说明。在此，在保护方案和说明书中提到的特征在各自情况下本身单独地或以任何希望的组合对本发明来说可能是重要的。示意性地在以下附图中：

图1示出了具有轮廓变化装置的呈车辆形式的部件模型，

图2示出了具有修改的外轮廓的、来自图1的实施例，

图3示出了具有修改的外轮廓的、来自图1和图2的实施例，

图4示出了根据本发明的轮廓变化装置的另一个实施例，

图5示出了具有修改的外轮廓的、来自图4的实施例，

图6示出了根据本发明的轮廓变化装置的另一个实施例，

图7示出了具有修改的外轮廓的、来自图6的实施例，并且

图8示出了具有根据本发明的轮廓变化装置的另一个实施例的测量装置的一个实施例。

具体实施方式

图1至图3示出了呈车辆模型形式的部件模型100可以怎样被放置在风洞中。为了测量，在图1至图3中产生了从左到右的气流。在所述实施例中，轮廓变化装置10配备有多个流体腔20，这些流体腔在此具有不同的几何形状，但是它们都具有圆形横截面22。各个流体腔20在此具有圆柱形的构型并且轮廓变化装置10可以在扰流器的区域中提供外轮廓110的变化。为了确保轮廓变化装置10的光滑表面，以弹性可变形的方式提供了张紧蒙皮50。然后图1至图3示出了不同的情况，在图1中所有流体腔20均呈现泵激状态。如果流体腔20中的一些流体腔被排空，则可以具有根据图2和图3的空气动力学外轮廓110。这还可以在风洞的运行过程中来实施，其结果是，不再有必要停止测量系列。

图4和图5示出了具有多个流体腔20的轮廓变化装置10的另一个实施例。在此同样，流体腔20配置有相同的圆形横截面22，所有流体腔20具有基本相同的几何形状。各个流体腔20配备有独立壁，在所述壁24之间提供共用的机械承载结构30。所述承载结构30具有多个铰节32，以便与邻接的流体腔20的对应的泵激和排空情况相适配。横截面22在此具有圆形构型，其结果为，各个流体腔20可以具有圆柱形构型或球形构型。图5示出了怎样借助于在第二排右手端处正被泵激的流体腔20在外轮廓110以及因此在张紧蒙皮50中提供修改。

图6和图7示出了轮廓变化装置10的另一个实施例，该轮廓变化装置与图4和图5的实施例不同，尤其是在此提供了蜂巢结构作为横截面22。此外，各个流体腔20配备有共用壁，这些共用壁具体地具有机械增强作用。在此同样，如在图6与图7之间的差别所示的，可以借助于泵激而产生弹性张紧蒙皮50的、柔性且弹性的修改。

图8示出了测量装置200，该测量装置可以经由分配器单元220中的限定阀门开关、由压缩机210来选择和泵激各个流体腔20。经由测量单元40，可以监测相应选择的流体腔20的内部压力并且具体地还可以在测量过程中实施反馈耦合。

示例性实施例的以上解释专有地在实例背景内描述本发明。不言而喻，只要在技术上合适，这些实施例的各个特征可以彼此自由组合而不脱离本发明的范围。

Claims (13)

1.一种用于部件模型(100)的空气动力学有效外轮廓(110)变化的轮廓变化装置(10)，该轮廓变化装置具有至少两个流体腔(20)，所述至少两个流体腔彼此分开并且能够彼此分开地通过流体被泵激。

2.如权利要求1所述的轮廓变化装置(10)，其特征在于，所述至少两个流体腔(20)在泵激状态下具有相同或基本相同的几何形状。

3.如以上权利要求之一所述的轮廓变化装置(10)，其特征在于，所述至少两个流体腔(20)具有圆形横截面(22)。

4.如权利要求1或2所述的轮廓变化装置(10)，其特征在于，所述至少两个流体腔(20)中的每一个流体腔都至少部分地由一个独立壁包围，该独立壁被配置为与邻接的流体腔(20)的壁(24)分开。

5.如权利要求1或2所述的轮廓变化装置(10)，其特征在于，所述至少两个流体腔(20)中的每一个流体腔都至少部分地由一个共用壁包围，该共用壁被配置为与邻接的流体腔(20)的壁(24)成一件式。

6.如权利要求1或2所述的轮廓变化装置(10)，其特征在于，一个紧固交接部(26)被提供用于紧固到该部件模型(100)上。

7.如权利要求1或2所述的轮廓变化装置(10)，其特征在于，一个机械承载结构(30)被配置用于泵激状态下的所述至少两个流体腔(20)的机械支撑。

8.如权利要求1或2所述的轮廓变化装置(10)，其特征在于，一个测量单元(40)被配置用于各个流体腔(20)中的压力测量。

9.如权利要求1或2所述的轮廓变化装置(10)，其特征在于，所述至少两个流体腔(20)至少部分地由一个张紧蒙皮(50)包围，用于在至少一个流体腔(20)的泵激状态下构成光滑的表面。

10.根据权利要求1或2所述的轮廓变化装置(10)，其特征在于，所述至少两个流体腔(20)具有圆柱形构型或球形构型。

11.根据权利要求4所述的轮廓变化装置(10)，其特征在于，所述至少两个流体腔(20)中的每一个流体腔都完全地由所述独立壁包围。

12.根据权利要求5所述的轮廓变化装置(10)，其特征在于，所述至少两个流体腔(20)中的每一个流体腔都完全地由所述共用壁包围。

13.一种用于通过空气动力学有效外轮廓(110)来对空气动力学参数进行确定的部件模型(100)，其特征在于，该外轮廓(110)至少部分地由具有权利要求1至12之一的特征的轮廓变化装置(10)来构成。