CN112764131A - 一种用于降雨量标定的试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于降雨量标定的试验方法，步骤为：1、模型搭建；2、实施标定，包括：2.1将降雨装置安装于风洞出风口处，并将相应规格的喷嘴安装于降雨装置上；2.2将试验车辆停放于环境风洞试验室的试验区域，距出风口一定距离；2.3将整套雨水收集装置安装于车辆挡风玻璃上，并将电子秤调试好；2.4在图纸上绘制雨水收集装置在挡风玻璃上围挡面积；用角度仪测量挡风玻璃与水平方向的夹角；根据步骤1的模型计算出相应气象条件下的自然受雨量Q；2.5调整降雨系统的规格参数，直至车辆挡风玻璃的处雨水收集装置标定的受雨量F与气象条件自然受雨量Q相等；2.6标定完成后，拆除雨水收集装置。本方法操作过程简便、试验操作重复性高。

Description

一种用于降雨量标定的试验方法

技术领域

本发明涉及降雨量标定方法领域，涉及试验室复现实际降雨气象条件的试验方法，具体涉及一种用于降雨量标定的试验方法。

背景技术

目前，国内各大整车厂对汽车风窗玻璃雨刮器性能、水管理能力的要求越来越高。环境风洞试验室可以为此类试验提供一个可以模拟气象条件的场所，但是目前还没有相关试验标准明确降雨条件的技术规格指标。为了满足汽车风窗玻璃雨刮器性能、水管理等试验需求，预设计一种用于降雨量标定的试验方法，可实现复现实际气象条件。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种操作过程简便、试验操作的重复性高、且数学模型简单的用于降雨量标定的试验方法。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：

一种用于降雨量标定的试验方法，其特征在于，选定对车辆挡风玻璃区域受雨量参数进行标定，包括如下步骤：

步骤1、模型搭建

基于挡风玻璃是倾斜的，则降雨量由水平和垂直两个方向组成；

判定准则为：自然受雨量Q＝风洞试验室提供的受雨量F，则计算公式如下：

Q＝ρV1*S*cosθ+ρV2*S*sinθ---------------------------(1)

其中，Q：受雨量，单位kg/s；ρ：雨滴体积密度，单位kg/m³；S：挡风玻璃受雨面积，单位㎡；θ：挡风玻璃与水平方向的夹角，单位°；V1：雨滴收尾速度，单位m/s；V2：车速，单位m/s；

当车辆静止时，则有：

Q0＝ρV1*S*cosθ＝(h*S*cosθ*ρ_水*10^-3)/3600--------------------(2)

则：ρV1＝h/3600------------------------------------------(3)

Q0：车辆静止时的受雨量，单位kg/s；h:降雨量，单位mm/h；

将(3)式带入(1)式中，即可计算实际气象条件的受雨量Q；

步骤2、实施标定，包括如下步骤：

2.1按照设备操作规程将降雨装置安装于风洞出风口处，并将相应规格的喷嘴安装于降雨装置上，喷嘴规格与标定雨量大小相匹配；

2.2将试验车辆停放于环境风洞试验室的试验区域，距出风口一定距离；

2.3将整套雨水收集装置按规范安装于车辆挡风玻璃上，并将用于称量雨水重量的电子秤调试好；

2.4在图纸上绘制雨水收集装置在挡风玻璃上围挡面积，计作S；用角度仪测量挡风玻璃与水平方向的夹角，计作θ；根据(1)、(2)和(3)式计算出相应气象条件下的自然受雨量Q；

2.5通过调整试验室降雨系统的规格参数，主要调整供水流量值以及喷嘴状态，直至车辆挡风玻璃的处雨水收集装置标定的受雨量F与气象条件自然受雨量Q相等，记录此时降雨系统的设定参数，即完成该气象条件的降雨量标定；

2.6标定完成后，将雨水收集装置从车辆挡风玻璃上拆除并存放。

进一步的：步骤2.3中的雨水收集装置包括集水槽、导水管和集水容器；

所述集水槽由集水槽边框和隔水覆层构成；所述集水边框由倒置的T型钢带绕前挡风玻璃的外轮廓线外侧一圈封闭构成，所述集水边框的下横边与前挡风玻璃边部外侧粘接固定，所述隔水覆层覆盖于前挡风玻璃的上表面、并位于集水槽边框内，隔水覆层的边部与集水边框的下横边通过粘接材料密封粘接固定，隔水覆层通过粘接材料与前挡风玻璃粘接固定；

所述集水边框的立边最低部位设置有出水接口，所述导水管的一端与出水接口密封连接，导水管的另一端通入到集水容器内。

进一步的：步骤2.5中挡风玻璃处标定受雨量F的计算步骤：

1)前先将空的集水容器用电子秤进行称重，得到质量M1；

2)定时待各个工况参数稳定时，开始计时，开始通过标定装置进行雨水的收集，几分钟后关闭降雨系统并记录收集时间T，然后将收集到雨水的集水容器再次进行称重，得到质量M2；

3)根据以下表达式得出设定工况在时间T内的受雨量：

本发明具有的优点和积极效果是：

1、该方法可以多次复现相同的气象条件，其重复性高，标准差≤0.005。

2、该方法数学模型推导简单，计算量小。

3、该方法适用于各种车型的降雨量标定，适用范围广。

4、该方法使用的标定装置安装简便、易操作。

附图说明

图1为试验车在雨中的示意图，式中S1、S2两个参数是S在水平和竖直方向的分量；

图2为降雨装置安装示意图；

图3为车辆停放及雨水收集装置安装状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围：

一种用于降雨量标定的试验方法，该试验方法基于环境风洞试验室可模拟降雨天气，通过调节雨雪系统的水流量来模拟雨量的大小。为了在风洞中复现实际气象条件，需要将气象条件转换为风洞试验室测量参数。该试验方法设定条件为：在自然条件下，雨滴受到风速的影响，滴落路径是复杂多变的，本试验方法设定在无风的理想状态下，雨滴滴落路径是垂直匀速落下，条件一定的情况，雨滴的体积密度是一定的，挡风玻璃面积一定(车的固有参数)。

该试验方法选定对车辆挡风玻璃区域受雨量参数进行标定，包括如下步骤：

步骤1、模型搭建

参考图1，基于挡风玻璃是倾斜的，则降雨量由水平和垂直两个方向组成；

判定准则为：自然受雨量Q＝风洞试验室提供的受雨量F，则计算公式如下：

Q＝ρV1*S*cosθ+ρV2*S*sinθ-----------------------------(1)

其中，Q：受雨量，单位kg/s；ρ：雨滴体积密度，单位kg/m³；S：挡风玻璃受雨面积，单位㎡；θ：挡风玻璃与水平方向的夹角，单位°；V1：雨滴收尾速度，单位m/s；V2：车速，单位m/s；

当车辆静止时，则有：

Q0＝ρV1*S*cosθ＝(h*S*cosθ*ρ_水*10^-3)/3600--------------------(2)

则：ρV1＝h/3600---------------------------------------(3)

Q0：车辆静止时的受雨量，单位kg/s；

h:降雨量，单位mm/h，中国气象局对雨量等级有划分标准；

将(3)式带入(1)式中，即可计算实际气象条件的受雨量Q。

步骤2、实施标定，包括如下步骤：

2.1参考图2，按照设备操作规程将降雨装置安装于风洞出风口1处，并将相应规格的喷嘴3装于降雨装置2上，喷嘴规格与标定雨量大小相匹配；

2.2将试验车辆停放于环境风洞试验室的试验区域，距出风口一定距离；

2.3参考图3，将整套雨水收集装置按规范安装于车辆挡风玻璃上，并将用于称量雨水重量的电子秤7试好。

2.4在图纸上绘制雨水收集装置在挡风玻璃上围挡面积，计作S；用角度仪测量挡风玻璃与水平方向的夹角，计作θ；根据(1)、(2)和(3)式计算出相应气象条件下的自然受雨量Q；

2.5通过调整试验室降雨系统的规格参数，主要调整供水流量值以及喷嘴状态，直至车辆挡风玻璃的处雨水收集装置标定的受雨量F与气象条件自然受雨量Q相等，记录此时降雨系统的设定参数，即完成该气象条件的降雨量标定。

根据2.1～2.5五个步骤则可以确定一个雨量级别在相应的气象条件下所对应的风洞试验室降雨系统的规格参数；以此类推可标定任意级别雨量从而实现风洞试验室模拟实际降雨气象条件的功能；

2.6标定完成后，将雨水收集装置从车辆挡风玻璃上拆除并存放。在正式试验中只需根据标定结果设定降雨系统的规格参数，即可模拟实际降雨气象条件，为整车厂对车辆相关性能的验证提供有力支持。

上述步骤2.3中的雨水收集装置包括集水槽4导水管5集水容器6；

所述集水槽由集水槽边框和隔水覆层构成；所述集水边框由倒置的T型钢带绕前挡风玻璃的外轮廓线外侧一圈封闭构成，所述集水边框的下横边与前挡风玻璃边部外侧粘接固定，所述隔水覆层覆盖于前挡风玻璃的上表面、并位于集水槽边框内，隔水覆层的边部与集水边框的下横边通过粘接材料密封粘接固定，隔水覆层通过粘接材料与前挡风玻璃粘接固定；

所述集水边框的立边最低部位设置有出水接口，所述导水管的一端与出水接口密封连接，导水管的另一端通入到集水容器内。

上述步骤2.5中挡风玻璃处标定受雨量F的计算步骤：

1)先将空的集水容器用电子秤进行称重，得到质量M1；

2)定时待各个工况参数稳定时，开始计时，开始通过标定装置进行雨水的收集，几分钟后关闭降雨系统并记录收集时间T，然后将收集到雨水的集水容器再次进行称重，得到质量M2；

3)据以下表达式得出设定工况在时间T内的受雨量：

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (3)

1.一种用于降雨量标定的试验方法，其特征在于，选定对车辆挡风玻璃区域受雨量参数进行标定，包括如下步骤：

步骤1、模型搭建

基于挡风玻璃是倾斜的，则降雨量由水平和垂直两个方向组成；

判定准则为：自然受雨量Q＝风洞试验室提供的受雨量F，则计算公式如下：

Q＝ρV1*S*cosθ+ρV2*S*sinθ----------------------------------------------(1)

其中，Q：受雨量，单位kg/s；ρ：雨滴体积密度，单位kg/m³；S：挡风玻璃受雨面积，单位㎡；θ：挡风玻璃与水平方向的夹角，单位°；V1：雨滴收尾速度，单位m/s；V2：车速，单位m/s；

当车辆静止时，则有：

Q0＝ρV1*S*cosθ＝(h*S*cosθ*ρ_水*10^-3)/3600--------------------(2)

则：ρV1＝h/3600------------------------------------------------------(3)

Q0：车辆静止时的受雨量，单位kg/s；

h:降雨量，单位mm/h；

将(3)式带入(1)式中，即可计算实际气象条件的受雨量Q；

步骤2、实施标定，包括如下步骤：

2.1按照设备操作规程将降雨装置安装于风洞出风口处，并将相应规格的喷嘴安装于降雨装置上，喷嘴规格与标定雨量大小相匹配；

2.2将试验车辆停放于环境风洞试验室的试验区域，距出风口一定距离；

2.3将整套雨水收集装置按规范安装于车辆挡风玻璃上，并将用于称量雨水重量的电子秤调试好；

2.4在图纸上绘制雨水收集装置在挡风玻璃上围挡面积，计作S；用角度仪测量挡风玻璃与水平方向的夹角，计作θ；根据(1)、(2)和(3)式计算出相应气象条件下的自然受雨量Q；

2.5通过调整试验室降雨系统的规格参数，主要调整供水流量值以及喷嘴状态，直至车辆挡风玻璃的处雨水收集装置标定的受雨量F与气象条件自然受雨量Q相等，记录此时降雨系统的设定参数，即完成该气象条件的降雨量标定；

2.6标定完成后，将雨水收集装置从车辆挡风玻璃上拆除并存放。

2.根据权利要求1所述的用于降雨量标定的试验方法，其特征在于：步骤2.3中的雨水收集装置包括集水槽、导水管和集水容器；

所述集水槽由集水槽边框和隔水覆层构成；所述集水边框由倒置的T型钢带绕前挡风玻璃的外轮廓线外侧一圈封闭构成，所述集水边框的下横边与前挡风玻璃边部外侧粘接固定，所述隔水覆层覆盖于前挡风玻璃的上表面、并位于集水槽边框内，隔水覆层的边部与集水边框的下横边通过粘接材料密封粘接固定，隔水覆层通过粘接材料与前挡风玻璃粘接固定；

所述集水边框的立边最低部位设置有出水接口，所述导水管的一端与出水接口密封连接，导水管的另一端通入到集水容器内。

3.根据权利要求1所述的用于降雨量标定的试验方法，其特征在于：步骤2.5中挡风玻璃处标定受雨量F的计算步骤：

1)前先将空的集水容器用电子秤进行称重，得到质量M1；

2)定时待各个工况参数稳定时，开始计时，开始通过标定装置进行雨水的收集，几分钟后关闭降雨系统并记录收集时间T，然后将收集到雨水的集水容器再次进行称重，得到质量M2；

3)根据以下表达式得出设定工况在时间T内的受雨量：

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