CN111855138A - 汽车空气动力学标准模型及其自校准方法，以及空气动力学数据测试方法 - Google Patents

汽车空气动力学标准模型及其自校准方法，以及空气动力学数据测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车空气动力学标准模型及其自校准方法，以及空气动力学数据测试方法，所述标准模型设置有位姿、环境传感器，能够对标准模型自身的位姿和测试环境条件进行检测、并作出判断，提示测试人员修正当前标准模型和测试环境所存在得问题，确保汽车空气动力学标准模型能够在满足实验条件的基础上开展后续测试，进而保证测量结果的可靠性，降低不确定度。

Description

汽车空气动力学标准模型及其自校准方法，以及空气动力学 数据测试方法
技术领域
本发明涉及汽车空气动力学标准模型及其自校准方法，以及空气动力学数据测试方法；更特别地，本发明涉及一种具有自校准功能的汽车空气动力学标准模型。本发明属于传感测量技术领域。
背景技术
随着汽车工业的发展与汽车行驶速度日益提高，汽车空气动力学亦愈来愈受到重视，其研究工作日益深入，汽车空气动力学已发展成为流体力学一个重要分支学科，逐渐受到各国主要车辆生产厂家和有关研究机关的重视，研究的结果对车型设计产生很大影响，对改进车辆的空气动力性能(例如降低空气阻力系数等)具有显著效果。
当前，科研工程人员常使用汽车空气动力学模型开展汽车空气动力学研究，特别是用于风洞实验对标，但在风洞实验过程中易受模型安装误差、来流条件的差异而导致测量数据出现系统误差，加大实验对标的难度，使测试数据充满不确定度。因此，需要设计一种新的汽车空气动力学模型，尽可能减少在风洞实验过程中，因可能出现的人为安装误差和实验环境条件差异而对测试数据产生影响。
发明内容
为解决如上所述的技术问题，本发明提出了一种具有自校准功能的汽车空气动力学标准模型、汽车空气动力学标准模型自校准方法、以及空气动力学数据测试方法。本发明具有自校准功能的汽车空气动力学标准模型内嵌多种位姿、环境传感器，通过这些传感器对模型自身的姿态和测试环境条件进行检测，并作出判断，提示测试人员修正当前模型和测试环境存在的问题。
在第一方面中，本发明涉及一种汽车空气动力学标准模型，所述标准模型设置有位姿传感器和/或环境传感器。其中，所述位姿传感器用于测试模型自身参数，所述环境传感器用于测试环境参数。
在优选的实施方式中，所述位姿传感器包括激光位移传感器、加速度计和微型陀螺仪中的一个或多个；在更优选的实施方式中，所述位姿传感器包括激光位移传感器、加速度计和微型陀螺仪。
在优选的实施方式中，所述模型自身参数包括模型空间位置、模型振动和模型三自由度姿态中的一个或多个；在更优选的实施方式中，所述模型自身参数包括模型空间位置、模型振动和模型三自由度姿态。
在更优选的实施方式中，所述模型空间位置包括模型离地距离；在更优选的实施方式中，所述模型离地距离包括模型前、后轮离地间隙。
在更优选的实施方式中，所述模型三自由度姿态包括模型俯仰角、滚转角、侧滑角和角转速率。
其中，所述激光位移传感器用于测试模型空间位置；所述加速度计用于测试模型振动；所述微型陀螺仪用于测试模型三自由度姿态。
在优选的实施方式中，所述环境传感器包括麦克风或动态压力传感器、七孔探针或风标、热线风速仪或湍流度球、温湿度计以及皮托管中的一个或多个。在更优选的实施方式中，所述环境传感器包括麦克风或动态压力传感器、七孔探针或风标、热线风速仪或湍流度球、温湿度计以及皮托管。
在优选的实施方式中，所述环境参数包括噪声、流场对称性、来流湍流度、温湿度和来流风速中的一个或多个；在更优选的实施方式中，所述环境参数包括噪声、流场对称性、来流湍流度、温湿度和来流风速。
在更优选的实施方式中，所述流场对称性包括气流偏角。
其中，所述麦克风或动态压力传感器用于测试噪声；所述七孔探针或风标用于测试流场对称性；所述热线风速仪或湍流度球用于测试来流湍流度；所述温湿度计用于测试温湿度；所述皮托管用于测试来流风速。
在优选的实施方式中，所述麦克风或动态压力传感器设置于标准模型顶部；所述加速度计和所述微型陀螺仪设置于标准模型前窗位置处；所述激光位移传感器设置于标准模型底部，更优选地，设置于标准模型底部靠近车轮位置处，最优选地，标准模型设置有多个、优选四个激光位移传感器，分别设置于标准模型底部靠近四个车轮的位置处；所述七孔探针或风标、热线风速仪或湍流度球、温湿度计和皮托管设置于标准模型前部。
在第二方面中，本发明涉及一种如上所述汽车空气动力学标准模型的自校准方法，包括如下步骤：
S1：根据测试要求，安装位姿传感器和/或环境传感器；
S2：在对空气动力学数据进行实验测试前，对各传感器的测量参数进行校核，判断所述测量参数是否满足测试要求；
S4：所述测量参数满足测试要求时，开始进行后续实验测试。
在优选的实施方式中，所述自校准方法还包括如下步骤：
S3：所述测量参数不满足测试要求时，对标准模型的位姿和/或环境条件进行调整，直至符合测试条件。
在第三方面中，本发明涉及一种空气动力学数据测试方法，使用如上所述的汽车空气动力学标准模型进行测试，并在测试前，使用如上所述的汽车空气动力学标准模型自校准方法进行自校准。
本发明提供的具有自校准功能的汽车空气动力学标准模型，汽车空气动力学标准模型自校准方法，以及空气动力学数据测试方法，能够通过内嵌的位姿、环境传感器对标准模型自身的位姿和测试环境条件进行检测、并作出判断，提示测试人员修正当前标准模型和测试环境所存在得问题，确保汽车空气动力学标准模型能够在满足实验条件的基础上开展后续测试，进而保证测量结果的可靠性，降低不确定度。
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为本发明具有自校准功能的汽车空气动力学标准模型的示意图；
图2为本发明汽车空气动力学标准模型自校准方法的示意性逻辑框图。
本发明附图中，附图标记如下：
1.汽车空气动力学标准模型；2.麦克风/动态压力传感器；3.加速度计；4.微型陀螺仪；5.激光位移传感器；6.七孔探针/风标；7.热线风速仪/湍流度球；8.温湿度计；9.皮托管。
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。
下文参考附图描述本发明的汽车空气动力学标准模型及其自校准方法，以及空气动力学数据测试方法。
如图1所示，本发明的汽车空气动力学标准模型1设置有位姿传感器和环境传感器。其中，所述位姿传感器包括激光位移传感器5、加速度计3和微型陀螺仪4，所述环境传感器包括麦克风或动态压力传感器2、七孔探针或风标6、热线风速仪或湍流度球7、温湿度计8以及皮托管9。
位姿传感器用于测量模型自身参数。其中，激光位移传感器5设置在标准模型1底部靠近车轮位置处，用于测量模型离地距离，包括模型前、后轮离地间隙。加速度计3设置在标准模型1前窗位置处，用于测量模型振动。微型陀螺仪4设置在标准模型1前窗位置处，用于测量模型三自由度姿态，包括模型俯仰角、滚转角、侧滑角和角转速率。
环境传感器用于测量环境参数。其中，麦克风或动态压力传感器2设置在标准模型1顶部，用于测试噪声。七孔探针或风标6设置在标准模型1前部，用于测试流场对称性。热线风速仪或湍流度球7设置在标准模型1顶部，用于测试来流湍流度。温湿度计8设置在标准模型1顶部，用于测试温湿度。皮托管9设置在标准模型1顶部，用于测试来流风速。
下面参考图2，对本发明的汽车空气动力学标准模型自校准方法进行说明。
本发明的汽车空气动力学标准模型自校准方法，包括如下步骤：
S1：根据测试要求，安装位姿传感器和/或环境传感器；
S2：在对空气动力学数据进行实验测试前，对各传感器的测量参数进行校核，判断所述测量参数是否满足测试要求；
S3：所述测量参数不满足测试要求时，对标准模型的位姿和/或环境条件进行调整，直至符合测试条件；
S4：各测量参数均满足测试要求时，开始进行后续实验测试。
使用本发明的汽车空气动力学标准模型及其自校准方法，可以对空气动力学数据进行相应的测试，其能够通过内嵌的位姿、环境传感器对标准模型自身的位姿和测试环境条件进行检测、并作出判断，提示测试人员修正当前标准模型和测试环境所存在得问题，确保汽车空气动力学标准模型能够在满足实验条件的基础上开展后续测试，进而保证测量结果的可靠性，降低不确定度。
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)

1.一种汽车空气动力学标准模型，其特征在于：所述标准模型设置有位姿传感器和/或环境传感器；其中，所述位姿传感器用于测试模型自身参数，所述环境传感器用于测试环境参数。
2.根据权利要求1所述的标准模型，其特征在于：所述位姿传感器包括激光位移传感器、加速度计和微型陀螺仪中的一个或多个；优选地，所述位姿传感器包括激光位移传感器、加速度计和微型陀螺仪；
优选地，所述加速度计和所述微型陀螺仪设置于标准模型前窗位置处；
优选地，所述激光位移传感器设置于标准模型底部，更优选地，设置于标准模型底部靠近车轮位置处；还更优选地，所述标准模型设置有多个激光位移传感器、优选四个激光位移传感器，分别设置于标准模型底部靠近四个车轮的位置处。
3.根据权利要求1或2所述的标准模型，其特征在于：所述模型自身参数包括模型空间位置、模型振动和模型三自由度姿态中的一个或多个；优选地，所述模型自身参数包括模型空间位置、模型振动和模型三自由度姿态；
优选地，所述模型空间位置包括模型离地距离；更优选地，所述模型离地距离包括模型前、后轮离地间隙；
优选地，所述模型三自由度姿态包括模型俯仰角、滚转角、侧滑角和角转速率。
4.根据权利要求2或3所述的标准模型，其特征在于：所述激光位移传感器用于测试模型空间位置；所述加速度计用于测试模型振动；所述微型陀螺仪用于测试模型三自由度姿态。
5.根据权利要求1至4任一项所述的标准模型，其特征在于：所述环境传感器包括麦克风或动态压力传感器、七孔探针或风标、热线风速仪或湍流度球、温湿度计以及皮托管中的一个或多个；优选地，所述环境传感器包括麦克风或动态压力传感器、七孔探针或风标、热线风速仪或湍流度球、温湿度计以及皮托管；
优选地，所述麦克风或动态压力传感器设置于标准模型顶部；所述七孔探针或风标、热线风速仪或湍流度球、温湿度计和皮托管设置于标准模型前部。
6.根据权利要求1至5任一项所述的标准模型，其特征在于：所述环境参数包括噪声、流场对称性、来流湍流度、温湿度和来流风速中的一个或多个；优选地，所述环境参数包括噪声、流场对称性、来流湍流度、温湿度和来流风速；
更优选地，所述流场对称性包括气流偏角。
7.根据权利要求5或6所述的标准模型，其特征在于：所述麦克风或动态压力传感器用于测试噪声；所述七孔探针或风标用于测试流场对称性；所述热线风速仪或湍流度球用于测试来流湍流度；所述温湿度计用于测试温湿度；所述皮托管用于测试来流风速。
8.一种根据权利要求1至7任一项所述的汽车空气动力学标准模型的自校准方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：根据测试要求，安装位姿传感器和/或环境传感器；
S2：在对空气动力学数据进行实验测试前，对各传感器的测量参数进行校核，判断所述测量参数是否满足测试要求；
S4：各测量参数满足测试要求时，开始进行后续实验测试。
9.根据权利要求8所述的自校准方法，其特征在于：所述自校准方法还包括如下步骤：
S3：所述测量参数不满足测试要求时，对标准模型的位姿和/或环境条件进行调整，直至符合测试条件。
10.一种空气动力学数据测试方法，其特征在于：使用根据权利要求1至7任一项所述的汽车空气动力学标准模型进行测试，并在测试前，使用根据权利要求8或9所述的汽车空气动力学标准模型自校准方法进行自校准。
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