CN111811765A - 汽车风洞实验系统及实验数据采集方法和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车风洞实验系统、实验数据采集方法和存储介质，其中，系统包括：转台、风洞、多个数据采集器、硬件盒和控制中心，多个数据采集器用于采集汽车的多种风洞实验数据；控制中心用于从多个数据采集器中选择目标数据采集器和启动风洞，并在风洞启动后通过同步控制器和信号发生器控制目标数据采集器同步采集风洞实验数据，以及通过信号采集卡和/或图像采集卡获取目标数据采集器同步采集的风洞实验数据，并存储分析，其中，同步控制器用于同步信号发生器发出的触发信号，以使触发信号同步传输至目标数据采集器。由此，实现多种风洞实验数据的同步采集，有利于多种风洞实验数据之间的相关性分析。

Description

汽车风洞实验系统及实验数据采集方法和存储介质

技术领域

本发明涉及流体测量技术领域，尤其涉及一种汽车风洞实验系统、一种汽车风洞实验数据采集方法和一种计算机可读存储介质。

背景技术

汽车风洞实验是研究汽车空气动力学、指导汽车外形设计的重要手段。然而，在汽车空气动力学中，各物理量(如升阻力、流速、压力等)之间往往不是相互独立的，且具有较强的相关性。

目前，相关技术的汽车风洞实验，通常采用单一传感器测量单一物理量，或采用多个传感器进行异步测量，容易造成测量结果的片面性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种汽车风洞实验系统，能够实现多种风洞实验数据的同步采集，有利于多种风洞实验数据之间的相关性分析。

本发明的第二个目的在于提出一种汽车风洞实验数据采集方法。

本发明的第三个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的汽车风洞实验系统，包括：转台和风洞；多个数据采集器，多个所述数据采集器用于采集汽车的多种风洞实验数据，其中，多种所述风洞实验数据至少包括时序数据和图像数据；硬件盒，所述硬件盒包括信号发生器、同步控制器、信号采集卡和图像采集卡，所述信号发生器与各所述数据采集器分别连接，所述同步控制器与所述信号发生器连接，所述信号采集卡与采集时序数据的数据采集器连接，所述图像采集卡与采集图像数据的数据采集器连接，所述同步控制器用于同步所述信号发生器发出的触发信号，以使所述触发信号同步传输至目标数据采集器；控制中心，所述控制中心分别与各所述数据采集器、所述硬件盒连接，所述控制器中心用于从多个所述数据采集器中选择所述目标数据采集器和启动所述风洞，并在所述风洞启动后通过所述同步控制器和所述信号发生器控制所述目标数据采集器同步采集风洞实验数据，以及通过所述信号采集卡和/或图像采集卡获取所述目标数据采集器同步采集的风洞实验数据，并存储分析。

根据本发明实施例的汽车风洞实验系统，通过控制中心从多个数据采集器中选择目标数据采集器和启动风洞，并在风洞启动后通过同步控制器和信号发生器控制目标数据采集器同步采集风洞实验数据，以及通过信号采集卡和/或图像采集卡获取目标数据采集器同步采集的风洞实验数据，并存储分析，其中，通过同步控制器同步信号发生器发出的触发信号，以使触发信号同步传输至目标数据采集器。由此，实现多种风洞实验数据的同步采集，有利于多种风洞实验数据之间的相关性分析。

另外，根据本发明上述实施例的汽车风洞实验系统，还可以具有如下的附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述控制中心还用于：对各所述数据采集器进行参数配置，其中，配置参数包括采样频率和采样时间。

根据本发明的一个实施例，所述汽车的车头面向来流方向，多个所述数据采集器包括：热线风速仪，所述热线风速仪设置在所述汽车车尾的上方，并面向所述来流方向设置；粒子图像测速仪，所述粒子图像测速仪的测速区域设置在所述汽车车尾的后方；天平，所述天平设置在所述转台的下方；压力传感器，所述压力传感器设置在所述汽车后背的压力测孔之中；五孔探针，所述五孔探针设置在所述汽车车顶的上方，并面向所述来流方向设置。

根据本发明的一个实施例，所述粒子图像测速仪包括相机、激光器和粒子发生器，所述相机和所述激光器面向所述汽车的车尾设置。

根据本发明的一个实施例，所述转台用于安放所述汽车和调整所述汽车的迎风角度，所述风洞用于向所述汽车提供稳定的来流风速。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的汽车风洞实验数据采集方法，应用于上述的汽车风洞实验系统，所述方法包括以下步骤：从多个数据采集器中选择目标数据采集器和启动风洞；在所述风洞启动后通过同步控制器和信号发生器控制所述目标数据采集器同步采集风洞实验数据，其中，控制所述同步控制器同步所述信号发生器发出的触发信号，以使所述触发信号同步传输至所述目标数据采集器；通过信号采集卡和/或图像采集卡获取所述目标数据采集器同步采集的风洞实验数据，并存储分析。

根据本发明实施例的汽车风洞实验数据采集方法，从多个数据采集器中选择目标数据采集器和启动风洞，并在风洞启动后通过同步控制器和信号发生器控制目标数据采集器同步采集风洞实验数据，其中，控制同步控制器同步信号发生器发出的触发信号，以使触发信号同步传输至目标数据采集器，以及通过信号采集卡和/或图像采集卡获取目标数据采集器同步采集的风洞实验数据，并存储分析。由此，实现多种风洞实验数据的同步采集，有利于多种风洞实验数据之间的相关性分析。

另外，根据本发明上述实施例的汽车风洞实验数据采集方法，还可以具有如下的附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述汽车风洞实验数据采集方法还包括：对各所述数据采集器进行参数配置，其中，配置参数包括采样频率和采样时间。

根据本发明的一个实施例，所述风洞实验数据至少包括时序数据和图像数据。

根据本发明的一个实施例，多个所述数据采集器包括，热线风速仪、粒子图像测速仪、天平、压力传感器、五孔探针，所述粒子图像测速仪包括相机、激光器和粒子发生器。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出的计算机可读存储介质，其上存储有汽车风洞实验数据采集方法计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的汽车风洞实验数据采集方法。

根据本发明实施例的计算机可读存储介质，通过执行其上存储的汽车风洞实验数据采集方法计算机程序，能够实现多种风洞实验数据的同步采集，有利于多种风洞实验数据之间的相关性分析。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为根据本发明实施例的汽车风洞实验系统的方框示意图；

图2为根据本发明一个实施例的汽车风洞实验系统的方框示意图；

图3为根据本发明一个具体实施例的汽车风洞实验系统的示意图；

图4为根据本发明实施例的汽车风洞实验数据采集方法的流程示意图；

图5为根据本发明一个实施例的汽车风洞实验数据采集方法的流程示意图；

图6为根据本发明一个具体实施例的汽车风洞实验数据采集方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的汽车风洞实验系统、汽车风洞实验数据采集方法和计算机可读存储介质。

图1为根据本发明实施例的汽车风洞实验系统的方框示意图。

如图1所示，汽车风洞实验系统100，包括：转台1、风洞2、多个数据采集器3、硬件盒4和控制中心5。

可选地，控制中心5可以为PC机。

具体地，如图2所示，硬件盒4包括信号发生器41、同步控制器42、信号采集卡43和图像采集卡44，信号发生器41与各数据采集器分别连接，同步控制器42与信号发生器41连接，信号采集卡43与采集时序数据的数据采集器连接，图像采集卡44与采集图像数据的数据采集器连接，控制中心5分别与各数据采集器、硬件盒4连接。

下面对如何将本发明实施例的汽车风洞实验系统100应用于汽车风洞实验进行说明。

具体地，转台1用于安放汽车和调整汽车的迎风角度，风洞2用于向汽车提供稳定的来流风速，多个数据采集器3用于采集汽车的多种风洞实验数据，控制器中心5用于从多个数据采集器3中选择目标数据采集器和启动风洞2，并在风洞2启动后通过同步控制器42和信号发生器41控制目标数据采集器同步采集风洞实验数据，以及通过信号采集卡43和/或图像采集卡44获取目标数据采集器同步采集的风洞实验数据，并存储分析。

需要说明的是，通过同步控制器42和信号发生器41控制目标数据采集器同步采集风洞实验数据，即控制同步控制器42同步信号发生器41发出的触发信号，以使触发信号同步传输至目标数据采集器，从而，确保同步触发目标数据采集器，以控制目标数据采集器同步采集风洞实验数据。

可选地，多种风洞实验数据至少可包括时序数据和图像数据，其中，与采集时序数据的数据采集器连接的信号采集卡43，可对时序数据进行存储与分析，与采集图像数据的数据采集器连接的图像采集卡44，可对图像数据进行存储与分析。

进一步地，在进行汽车风洞实验之前，还通过控制中心5对各数据采集器进行参数配置，其中，配置参数包括采样频率和采样时间。

可以理解的是，可以统一设置各数据采集器的采样频率和采样时间，也可以针对不同的汽车风洞实验，单独设置各数据采集器的采样频率和采样时间。

需要说明的是，控制中心5除了可以对各数据采集器进行参数配置之外，还可以对风机21的运行参数进行配置，以确定风洞实验中的来流风速。

下面结合图3与本发明的具体实施例，对汽车风洞实验系统进行说明。

如图3所示，汽车的车头面向来流方向，多个数据采集器3包括：热线风速仪31、粒子图像测速仪32、天平33、压力传感器34和五孔探针35。

具体而言，热线风速仪31用于采集流场的单点速度的时序信号，粒子图像测速仪32用于采集示踪粒子图像并计算流体速度场，天平33用于采集汽车模型所受到的气动力的时序信号，压力传感器34用于采集汽车模型表面流场压力变化的时序信号，五孔探针35用于采集气流偏角的时序信号。

需要说明的是，由于流场速度、气动力、压力和气流偏角等数据之间存在关联性，因此，本发明实施例提出了一种汽车风洞实验系统，能够实现多种风洞实验数据的同步采集，从而，对流场速度、气动力、压力和气流偏角等数据进行关联性分析，例如，当某一时刻汽车所受到的气动力发生明显变化时，可以通过同步采集所获得的风洞实验数据，确定该时刻的流场速度、气动力、压力和气流偏角等数据变化，以确定气动力变化的原因。

进一步地，以测量汽车气动力及尾流场为例，对多个数据采集器3的设置方式进行说明，如图3所示，热线风速仪31设置在汽车车尾的上方，并面向来流方向设置；粒子图像测速仪32的测速区域设置在汽车车尾的后方；天平33设置在转台的下方；压力传感器34设置在汽车后背的压力测孔之中；五孔探针35设置在汽车车顶的上方，并面向来流方向设置。

进一步地，如图3所示，粒子图像测速仪32包括相机321、激光器322、和粒子发生器323，相机321和激光器322面向汽车的车尾设置。

可以理解的是，本发明实施例的汽车风洞实验系统中的多个数据采集器3能够根据实际测量需要，选择不同的设置方式，例如，若要获得汽车气动力和汽车表面压力的同步数据，只需设置天平33和压力传感器34，以及，若要测量汽车侧流场，可将热线风速仪31、粒子图像测速仪32和五孔探针35设置在汽车车身的一侧。

综上，根据本发明实施例的汽车风洞实验系统，通过控制中心从多个数据采集器中选择目标数据采集器和启动风洞，并在风洞启动后通过同步控制器和信号发生器控制目标数据采集器同步采集风洞实验数据，以及通过信号采集卡和/或图像采集卡获取目标数据采集器同步采集的风洞实验数据，并存储分析，其中，通过同步控制器同步信号发生器发出的触发信号，以使触发信号同步传输至目标数据采集器。由此，实现多种风洞实验数据的同步采集，有利于多种风洞实验数据之间的相关性分析。

图4为根据本发明实施例的汽车风洞实验数据采集方法的流程示意图。

如图4所示，汽车风洞实验数据采集方法，应用于如上所述的汽车风洞实验系统100，方法包括以下步骤：

S101，从多个数据采集器中选择目标数据采集器和启动风洞。

具体地，多个数据采集器可采集汽车的多种风洞实验数据，以及风洞包括风机，其中，启动风洞即控制风机向汽车吹风。

S102，在风洞启动后通过同步控制器和信号发生器控制目标数据采集器同步采集风洞实验数据，其中，控制同步控制器同步信号发生器发出的触发信号，以使触发信号同步传输至目标数据采集器。

具体而言，在风洞启动后，通过控制同步控制器同步信号发生器发出的触发信号，以使触发信号同步传输至目标数据采集器，从而，确保同步触发目标数据采集器，以控制目标数据采集器同步采集风洞实验数据。

S103，通过信号采集卡和/或图像采集卡获取目标数据采集器同步采集的风洞实验数据，并存储分析。

具体地，信号采集卡与采集时序数据的数据采集器连接，以对时序数据进行存储与分析，图像采集卡与采集图像数据的数据采集器连接，以对图像数据进行存储与分析。

进一步地，如图5所示，汽车风洞实验数据采集方法还包括：

S100，对各数据采集器进行参数配置，其中，配置参数包括采样频率和采样时间。

需要说明的是，对各数据采集器进行参数配置可以是统一配置，也可以是单独配置。

进一步地，风洞实验数据至少包括时序数据和图像数据。

进一步地，多个数据采集器包括，热线风速仪、粒子图像测速仪、天平、压力传感器、五孔探针，粒子图像测速仪包括相机、激光器和粒子发生器，。

下面结合附图6和本发明的具体实施例，对应用于如上所述的汽车风洞实验系统100的汽车风洞实验数据采集方法进行说明。

首先，将汽车模型安放于转台上，转台下方与天平固接，并搭建以多个数据采集器组成的数据采集系统，并将多个数据采集器设置于根据实际测量需求所确定的测量位置，以及对多个数据采集器进行标定，然后，在PC机上编辑测量任务，设置各传感器的测试参数(如采样频率、采样时间等)和设置来流风速，然后，从多个数据采集器中选择目标数据采集器进行数据采集，并启动风洞，最后，通过硬件盒的信号发生器给目标数据采集器发送触发信号，并由同步控制器控制触发信号同步到达目标数据采集器，以进行信号及图像的同步采集，进而，将同步采集的信号及图形储存至PC机，以便于对目标数据采集器所采集的风洞实验数据进行相关性分析。

需要说明的是，本发明实施例的汽车风洞实验数据采集方法应用于前述本发明实施例的汽车风洞实验系统，本发明实施例的汽车风洞实验数据采集方法的其他具体实施方式可参见本发明上述实施例的汽车风洞实验系统的具体实施方式。

综上，根据本发明实施例的汽车风洞实验数据采集方法，从多个数据采集器中选择目标数据采集器和启动风洞，并在风洞启动后通过同步控制器和信号发生器控制目标数据采集器同步采集风洞实验数据，其中，控制同步控制器同步信号发生器发出的触发信号，以使触发信号同步传输至目标数据采集器，以及通过信号采集卡和/或图像采集卡获取目标数据采集器同步采集的风洞实验数据，并存储分析。由此，实现多种风洞实验数据的同步采集，有利于多种风洞实验数据之间的相关性分析。

进一步地，本发明实施例还提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有汽车风洞实验数据采集方法计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的汽车风洞实验数据采集方法。

综上，根据本发明实施例的计算机可读存储介质，通过执行其上存储的汽车风洞实验数据采集方法计算机程序，能够实现多种风洞实验数据的同步采集，有利于多种风洞实验数据之间的相关性分析。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种汽车风洞实验系统，其特征在于，所述系统包括：

转台和风洞；

多个数据采集器，多个所述数据采集器用于采集汽车的多种风洞实验数据，其中，多种所述风洞实验数据至少包括时序数据和图像数据；

硬件盒，所述硬件盒包括信号发生器、同步控制器、信号采集卡和图像采集卡，所述信号发生器与各所述数据采集器分别连接，所述同步控制器与所述信号发生器连接，所述信号采集卡与采集时序数据的数据采集器连接，所述图像采集卡与采集图像数据的数据采集器连接，所述同步控制器用于同步所述信号发生器发出的触发信号，以使所述触发信号同步传输至目标数据采集器；

控制中心，所述控制中心分别与各所述数据采集器、所述硬件盒连接，所述控制器中心用于从多个所述数据采集器中选择所述目标数据采集器和启动所述风洞，并在所述风洞启动后通过所述同步控制器和所述信号发生器控制所述目标数据采集器同步采集风洞实验数据，以及通过所述信号采集卡和/或图像采集卡获取所述目标数据采集器同步采集的风洞实验数据，并存储分析。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制中心还用于：

对各所述数据采集器进行参数配置，其中，配置参数包括采样频率和采样时间。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述汽车的车头面向来流方向，多个所述数据采集器包括：

热线风速仪，所述热线风速仪设置在所述汽车车尾的上方，并面向所述来流方向设置；

粒子图像测速仪，所述粒子图像测速仪的测速区域设置在所述汽车车尾的后方；

天平，所述天平设置在所述转台的下方；

压力传感器，所述压力传感器设置在所述汽车后背的压力测孔之中；

五孔探针，所述五孔探针设置在所述汽车车顶的上方，并面向所述来流方向设置。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述粒子图像测速仪包括相机、激光器和粒子发生器，所述相机和所述激光器面向所述汽车的车尾设置。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转台用于安放所述汽车和调整所述汽车的迎风角度，所述风洞用于向所述汽车提供稳定的来流风速。

6.一种汽车风洞实验数据采集方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的汽车风洞实验系统，所述方法包括以下步骤：

从多个数据采集器中选择目标数据采集器和启动风洞；

在所述风洞启动后通过同步控制器和信号发生器控制所述目标数据采集器同步采集风洞实验数据，其中，控制所述同步控制器同步所述信号发生器发出的触发信号，以使所述触发信号同步传输至所述目标数据采集器；

通过信号采集卡和/或图像采集卡获取所述目标数据采集器同步采集的风洞实验数据，并存储分析。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对各所述数据采集器进行参数配置，其中，配置参数包括采样频率和采样时间。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述风洞实验数据至少包括时序数据和图像数据。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，多个所述数据采集器包括，热线风速仪、粒子图像测速仪、天平、压力传感器、五孔探针，所述粒子图像测速仪包括相机、激光器和粒子发生器。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器处理时，执行如权利要求6-9所述的汽车风洞实验数据采集方法。

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