CN110389011A - 叶轮标定系统以及对叶轮进行标定的方法 - Google Patents

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陈彩龙
尹章顺
闫石
赵亚芳
贾海亮
马天鹏
王夫亮
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种叶轮标定系统以及对叶轮进行标定的方法。叶轮标定系统包括：风机，用于提供稳定的气流量；布置在所述风机下游的风洞流道，用于引导来自所述风机的气流量；设置在所述风洞流道上的变频器，用于控制在所述风洞流道中的气流量；设置在所述风洞流道上的流量计，用于测量在所述风洞流道中的气流量；设置在所述风洞流道中的整流装置，用于确保在所述风洞流道中的流场的稳定性和均匀性；设置在所述风洞流道中的测试舱，用于放置待测叶轮；在所述风洞流道中设置在所述测试舱下游的引流段，用于确保所述测试舱中的流场不受干扰；以及数据采集仪，用于采集所述叶轮的频率。根据本发明的叶轮标定系统能够方便地对叶轮进行标定。

Description

叶轮标定系统以及对叶轮进行标定的方法
技术领域
本发明涉及汽车领域，具体而言，涉及一种叶轮标定系统、尤其用于整车前端进气量测量设备的单叶轮标定系统。此外本发明涉及一种对叶轮进行标定的方法。
背景技术
汽车前端进气量是衡量汽车散热能力、空调性能和提高发动机效能的最重要的指标之一，也关系到整车气动阻力。在汽车设计开发过程中，为了能精确测量和优化分析整车（包括1：3模型车、1：1模型车或样车）的前端进气量，使用一套高精度的前端进气量测量系统。要发挥该测试设备的效用，需要提供一套与之匹配的叶轮标定系统。
目前国内外在这方面的研究和类似产品多数集中在气象仪器的设计和标定，汽车发动机空气进气量的研究，汽车水箱、风机等压降测量等方面。国外有类似的进气量测试设备，他是采用自己的“整车风洞多叶轮标定法”来完成。但在国内不具备这样的风洞（国内风洞：低速不稳定，不满足我们的标定需求）。
发明内容
本发明提出一种叶轮标定系统，其能够方便地对叶轮进行标定。
根据本发明一个方面提出的叶轮标定系统，包括：风机，用于提供稳定的气流量；布置在所述风机下游的风洞流道，用于引导来自所述风机的气流量；设置在所述风洞流道上的变频器，用于控制在所述风洞流道中的气流量；设置在所述风洞流道上的流量计，用于测量在所述风洞流道中的气流量；设置在所述风洞流道中的整流装置，用于确保在所述风洞流道中的流场的稳定性和均匀性；设置在所述风洞流道中的测试舱，用于放置待测叶轮；在所述风洞流道中设置在所述测试舱下游的引流段，用于确保所述测试舱中的流场不受干扰；以及数据采集仪，用于采集所述叶轮的频率。
根据本发明一个实施方式提出的叶轮标定系统，所述风机为离心式风机。
根据本发明一个实施方式提出的叶轮标定系统，在所述风洞流道上游设置有两台并联的离心式风机。
根据本发明一个实施方式提出的叶轮标定系统，所述叶轮与所述数据采集仪通过数据线连接。
根据本发明一个方面提出的对叶轮进行标定的方法，通过流量计计算出风洞流道中的流速，通过数据采集仪测出待测叶轮的频率，从而得到该叶轮的流速与频率的关系。
根据本发明一个方面提出的对叶轮进行标定的方法，调节变频器使在风洞流道中的气流量从小到大变化。
根据本发明一个方面提出的对叶轮进行标定的方法，对叶轮的流速与频率的关系进行附面层影响修正。
根据本发明一个方面提出的对叶轮进行标定的方法，对叶轮的流速与频率的关系进行阻塞比修正。
本发明的有益效果包括：通过设置的叶轮标定系统能够方便地对叶轮进行标定，此外该叶轮标定系统具有的优点包括：场地限制少、成本极低、使用灵活、拆装方便、可靠性高、测量精度高、可根据不同用途方便升级改造等优点。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
图1示意性显示了根据本发明一个实施方式提出的叶轮标定系统的结构示意图。
附图标记清单
1－风机，2－风洞流道，3－变频器，4－流量计，5－整流装置，
6－测试舱，7－叶轮，8－引流段，9－数据线，10－数据采集仪，
11－转换模块，12－电脑。
具体实施方式
在下面的描述中，为不同构造的实施例描述了各种参数和部件，这些具体的参数和部件仅作为示例而不对本申请的实施例做出限制。
根据本发明的一实施方式结合图1示出，其中可看出：叶轮标定系统包括：风机1，用于提供稳定的气流量；布置在所述风机下游的风洞流道2，用于引导来自所述风机的气流量；设置在所述风洞流道上的变频器3，用于控制在所述风洞流道中的气流量；设置在所述风洞流道上的流量计4，用于测量在所述风洞流道中的气流量；设置在所述风洞流道中的整流装置5，用于确保在所述风洞流道中的流场的稳定性和均匀性；设置在所述风洞流道中的测试舱6，用于放置待测叶轮7；在所述风洞流道中设置在所述测试舱下游的引流段8，用于确保所述测试舱中的流场不受干扰；以及数据采集仪10，用于采集所述叶轮的频率。叶轮与数据采集仪用数据线9连接。
根据标定要求，将用于测试前端进气量用的单个叶轮安装在小风洞的测试舱上。为了保证风洞流量的变化范围及测试舱的流场精度要求，采用两台并联的离心风机方式。为了保证试验段流场的稳定性和均匀性要求，设计了整流装置。为了保证测试舱流场不受外界干扰，设计了引流段。为了消除小风洞壁面层及叶轮本身的阻塞度对测试舱流场速度分布影响，采用CFD仿真方式对壁面层与阻塞度进行了修正。标定时，启动风机并通过变频器对风洞流量进行控制。流量从小到大进行测试，采用数据采集仪对每个叶轮、每个流量下对该叶轮的频率进行多次测量。通过转换模块（RS485转RS232模块）11将数据从数据采集仪传递给电脑12进行处理。将所测数据取平均值处理，最终得到每个叶轮的速度与频率的关系曲线。
根据本发明的一实施方式提出的对叶轮进行标定的方法包括以下步骤：
1）标定前准备
标定前，在空风洞条件进行试运行，保证所有设备正常运行。将待标定的叶轮固定在风洞试验段位置，并用数据线（RS485通信线）将叶轮与数据采集仪连接。
2）频率测试
由变频器对流量进行控制，对每个叶轮的标定要求：流量设置先从小到大，再从小到大进行重复测试；对每个流量条件下各测试10组数据，然后剔出跳点作均值处理。变频器设置频率及对应的流量、流速关系见表1：
表1
3）数据处理
将得到叶轮频率与小风洞平均风速拟合成的关系式，如下：
（1）
式中，
－第i个叶轮在小风洞中的平均风速；
ai, bi－第i个叶轮根据最小二乘法得到的系数；
f—叶轮频率。
4）仿真修正
a）附面层影响修正k1
由于小风洞的壁面影响，会导致整个风洞截面速度不均匀，使叶轮标定区域速度增加。因此，需要对附面层进行CFD仿真修正。
b）阻塞比修正k2
当将叶轮固定在风洞试验段，叶轮本身将会对风洞造成一定的堵塞，从而导致该截面的流速加快。因此，需要对进行修正。
通过修正后，最终得到叶轮频率与速度关系式，如下：
（2）。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种叶轮标定系统，其特征在于，所述叶轮标定系统包括：
风机，用于提供稳定的气流量；
布置在所述风机下游的风洞流道，用于引导来自所述风机的气流量；
设置在所述风洞流道上的变频器，用于控制在所述风洞流道中的气流量；
设置在所述风洞流道上的流量计，用于测量在所述风洞流道中的气流量；
设置在所述风洞流道中的整流装置，用于确保在所述风洞流道中的流场的稳定性和均匀性；
设置在所述风洞流道中的测试舱，用于放置待测叶轮；
在所述风洞流道中设置在所述测试舱下游的引流段，用于确保所述测试舱中的流场不受干扰；以及
数据采集仪，用于采集所述叶轮的频率。
2.根据权利要求1所述的叶轮标定系统，其特征在于，所述风机为离心式风机。
3.根据权利要求2所述的叶轮标定系统，其特征在于，在所述风洞流道上游设置有两台并联的离心式风机。
4.根据权利要求1所述的叶轮标定系统，其特征在于，所述叶轮与所述数据采集仪通过数据线连接。
5.使用根据权利要求1至4中任一项所述的叶轮标定系统对叶轮进行标定的方法，其特征在于，通过流量计计算出风洞流道中的流速，通过数据采集仪测出待测叶轮的频率，从而得到该叶轮的流速与频率的关系。
6.根据权利要求5所述的对叶轮进行标定的方法，其特征在于，调节变频器使在风洞流道中的气流量从小到大变化。
7.根据权利要求5所述的对叶轮进行标定的方法，其特征在于，对叶轮的流速与频率的关系进行附面层影响修正。
8.根据权利要求5所述的对叶轮进行标定的方法，其特征在于，对叶轮的流速与频率的关系进行阻塞比修正。
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