CN117928874B - 风洞试验系统以及风洞试验方法 - Google Patents

风洞试验系统以及风洞试验方法 Download PDF

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CN117928874B CN202410325519.0A CN202410325519A CN117928874B CN 117928874 B CN117928874 B CN 117928874B CN 202410325519 A CN202410325519 A CN 202410325519A CN 117928874 B CN117928874 B CN 117928874B
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Abstract

本申请涉及一种风洞试验系统以及风洞试验方法,涉及风洞试验技术领域,风洞试验系统包括轮罩台架、轮罩主体、轮体台架以及轮胎驱动装置,轮罩主体开设有轮体腔室,轮罩主体为整车外形的局部结构,轮罩主体设置在轮罩台架上,轮体支撑的至少一部分主体结构位于轮罩主体的轮体腔室中,试验轮胎设置在轮体腔室内,轮胎驱动装置位于轮罩主体的内部或者位于试验段平台的下方。本申请的风洞试验系统较好地模拟了轮胎的旋转、接地及加载的运动状态,在保留了轮体腔室等重要的车辆结构特征的基础上,设计了低成本、轻量化、模块化的轮罩主体,较好地模拟了轮胎在车辆中的流场环境,隐藏式的轮体台架及轮胎驱动装置也有利于减小测试干扰。

Description

风洞试验系统以及风洞试验方法
技术领域
本申请涉及风洞试验技术领域,特别是涉及风洞试验系统以及风洞试验方法。
背景技术
车轮在行驶时发生旋转和平移运动,来流空气对车轮施加反作用力,其中起阻力效果的作用力为沿行驶方向上的气动阻力(风阻)和通风力矩。由于难以直接测量通风力矩,通常测量车轮驱动单元的牵引力或功率来等效表征通风力矩的大小。以往研究表明,乘用车的车轮及轮腔的风阻占整车风阻的比例为25%-30%,并且旋转车轮对车辆底盘及尾流的流动特征具有较大影响。车轮气动试验研究需要尽量模拟轮胎的旋转运动、接地甚至加载状态。此外,需要尽量模拟车辆的轮腔、底盘结构,提供与实车相近的轮胎周围流场环境。
汽车风洞试验对象通常为整车或车辆模型,试验内容主要为车辆总体的气动力和气动力矩测量。汽车风洞实验中,为了模拟车轮的旋转运动,通常采用4个车轮驱动单元来驱动车轮旋转,此外也可采用宽型移动带直接驱动车轮的旋转。若车轮驱动单元与整车支撑台架布置在一个测力天平之上,则无法测量车轮风阻和通风阻力。若车轮安装在车辆悬架上,每个车轮驱动单元分别与一个测力天平连接,则可以测量车轮通风阻力,无法测量车轮风阻。为了测量车轮风阻,需要将车轮与车辆悬架和驱动轴分离,车轮固定在车轮支撑结构上,车轮支撑结构与独立的测力天平连接。根据汽车风洞实验室的测试设备情况,部分实验室可能无法兼顾车轮风阻和通风力矩测量,缺乏全面评估车轮气动性能的测试能力。
随着电动汽车销量的快速增长,车辆风阻优化的重要性日益提升。研究表明,电动汽车的空气阻力占整车能量损失的比例从燃油车的13%大幅提升至59%,因此车轮气动性能优化也愈加重要。由于整车风洞实验费用高昂且准备周期较长,传统轮胎厂商通常不具备单独开展轮胎气动性能的试验研究能力。
因此,针对轮胎及车轮风洞试验的需求,提供一种较低成本、较好地模拟车轮运动状态,专用于轮胎及车轮的风洞试验平台,并且模拟轮腔、底盘等车辆结构对车轮的影响,成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
基于此,有必要针对上述提及的技术问题,提供一种风洞试验系统以及风洞试验方法。
本申请提供了一种风洞试验系统,所述风洞试验系统包括:
轮罩台架和轮罩主体,所述轮罩主体开设有轮体腔室,所述轮罩主体为整车外形的局部结构,所述轮罩主体设置在所述轮罩台架上;
轮体支撑,所述轮体支撑的至少一部分主体结构位于所述轮罩主体的轮体腔室中;
试验段平台和轮胎驱动装置,所述轮胎驱动装置位于所述轮罩主体的内部或者位于所述试验段平台的下方;
试验轮胎,所述试验轮胎设置在所述轮体腔室内。
在其中一个实施例中,所述轮罩主体具有纵向对称面,所述轮罩主体经纵向对称面切割的一半为半车外形,所述轮罩主体为半车外形的局部结构;所述轮罩主体具有模型顶表面、模型底盘面、模型尾端面、模型对称面以及连接所述模型顶表面、所述模型底盘面、所述模型尾端面以及所述模型对称面的车形模拟表面,所述模型对称面与纵向对称面重合;所述模型顶表面、所述模型底盘面、所述模型尾端面、所述模型对称面以及所述车形模拟表面构成所述轮罩主体的整个模型外表面;其中:
所述轮体腔室开设在所述模型底盘面和所述车形模拟表面的衔接位置;和/或,所述轮体腔室上具有轮眉饰板;和/或,所述车形模拟表面设置有轮体挡风部件,所述轮体挡风部件位于所述轮体腔室的前方;和/或,所述模型尾端面设置有尾端导流部件。
在其中一个实施例中,所述轮体腔室至所述模型尾端面之间的最小距离L1大于或等于所述试验轮胎的直径;和/或,
所述尾端导流部件的长度L2大于或等于轮罩主体的长度L;和/或,
所述尾端导流部件为四棱台形状,所述四棱台形状的侧表面的倾斜度θ满足5°≤θ≤15°。
在其中一个实施例中,所述风洞试验系统包括:
位移装置,所述位移装置设置在所述试验段平台上,所述轮罩台架设置在所述位移装置上,用于通过所述位移装置相对于所述试验段平台水平移动;
内撑骨架,所述内撑骨架设置在所述轮罩主体的内部,所述内撑骨架与所述轮罩台架的不同高度位置可拆卸连接,用于调整所述轮罩主体相对于所述试验段平台的高度。
在其中一个实施例中,所述风洞试验系统包括:
所述轮体支撑为轮体台架,所述轮体台架的至少一部分主体结构位于所述轮罩主体的轮体腔室中,所述轮体台架包括轮体固定架体和轮体活动架体,所述轮体活动架体与所述轮体固定架体的不同高度位置可拆卸连接;
所述轮胎驱动装置为驱动电机,所述驱动电机设置在所述轮体活动架体上,通过所述轮体活动架体调整在所述轮体固定架体上的高度,所述驱动电机用于连接所述试验轮胎;
第一轮胎固定架,所述第一轮胎固定架包括第一底架体和第一固定夹具,所述第一底架体具有导流通道,所述第一底架体用于支撑所述试验轮胎,所述第一固定夹具用于固定所述试验轮胎。
在其中一个实施例中,所述第一底架体包括第一支撑底板和第一弧形支撑板,所述第一支撑底板的两侧设置两个对称的支撑立板,所述第一弧形支撑板的两侧与两个所述支撑立板连接,使得所述第一弧形支撑板和所述第一支撑底板之间形成所述导流通道,所述支撑立板上开设导流窗口,所述第一固定夹具包含至少两个第一固定套环,所述第一固定套环沿着所述导流窗口固定套设在所述第一弧形支撑板上。
在其中一个实施例中,所述风洞试验系统包括:
第一测力装置,所述轮体台架与所述第一测力装置连接,所述第一测力装置设置在所述试验段平台的下方;或者,
六分力传感器,所述试验轮胎上设置测试轮辋,所述六分力传感器连接所述驱动电机和所述测试轮辋。
在其中一个实施例中,所述风洞试验系统包括:
第二测力装置,所述第二测力装置设置在所述试验段平台的下方,所述第二测力装置包括第一测力天平和第二测力天平,所述第二测力天平设置在所述第一测力天平的上方;
所述轮体支撑为轮体支架,所述轮体支架与所述第一测力天平连接,所述轮体支架上设置有轮体转轴,所述试验轮胎转动装配在所述轮体转轴上,所述轮体支架外露于所述试验轮胎的支架部分具有翼型导流表面;
所述轮胎驱动装置为移动带,所述移动带与所述第二测力天平连接,所述移动带包括驱动轮和围绕在所述驱动轮上的驱动带,所述驱动带与所述试验轮胎驱动接触;
第二轮胎固定架,所述第二轮胎固定架包括第二底架体和第二固定夹具,所述第二底架体用于支撑所述试验轮胎,所述第二固定夹具用于固定所述试验轮胎。
在其中一个实施例中,所述第二底架体包括第二支撑底板和第二弧形支撑板,所述第二弧形支撑板的一端与所述第二支撑底板固定连接,所述第二固定夹具采用为第二固定套环,所述第二固定套环固定套设在所述第二弧形支撑板上。
在其中一个实施例中,所述风洞试验系统包括:
升降装置,所述升降装置设置在所述第二测力天平上,所述轮胎驱动装置通过所述升降装置与所述第二测力天平连接。
本申请提供了一种基于所述风洞试验系统的风洞试验方法,所述风洞试验方法包括如下步骤:
风洞吹风,并且利用所述驱动电机驱动所述试验轮胎转动,使得风速和所述试验轮胎的轮胎表面线速度一致,测量当前的第一气动力数据;
将所述试验轮胎与所述驱动电机解除驱动连接,并且利用所述第一轮胎固定架将所述试验轮胎固定,测量当前的第二气动力数据;
利用所述第一气动力数据减去所述第二气动力数据,获得所述试验轮胎的轮胎气动力数据。
在其中一个实施例中,所述风洞试验方法包括如下步骤:
在测量所述第一气动力数据的过程中,所述试验轮胎与所述试验段平台之间存在第一间隙,保持所述第一间隙小于或等于边界层位移厚度。
本申请提供了一种基于所述风洞试验系统的风洞试验方法,所述风洞试验方法包括如下步骤:
风洞吹风,并且利用所述驱动电机驱动所述试验轮胎转动,使得风速和所述试验轮胎的轮胎表面线速度一致,所述试验轮胎与所述试验段平台之间存在第二间隙,保持所述第二间隙小于或等于边界层位移厚度,利用所述六分力传感器测量所述试验轮胎的轮胎气动力数据和所述试验轮胎的通风力矩。
本申请提供了一种基于所述风洞试验系统的风洞试验方法,所述风洞试验方法包括如下步骤:
风洞静止,并且利用所述移动带驱动所述试验轮胎转动,并将所述试验轮胎的侧面封闭为平整表面,利用所述第二测力天平测量第一受力数据;
恢复所述试验轮胎侧面的封闭,风洞吹风,利用所述第一测力天平测量第二受力数据,以及利用所述第二测力天平测量第三受力数据;
将所述试验轮胎与所述轮体支架解除连接,并且利用所述第二轮胎固定架将所述试验轮胎固定,风洞保持相同风速吹风,利用所述第一测力天平测量第四受力数据;
利用所述第三受力数据减去所述第一受力数据,获得所述试验轮胎的通风力矩;
利用所述第二受力数据减去所述第四受力数据,获得所述试验轮胎的轮胎气动力数据。
本申请提供了一种基于所述风洞试验系统的风洞试验方法,所述风洞试验方法包括如下步骤:
调节所述轮体支架在所述试验段平台上的高度,使得所述试验轮胎的底部与所述试验段平台齐平,调节所述升降装置的高度,利用所述轮胎驱动装置向所述试验轮胎的底部施加预设载荷力,测量所述试验轮胎的当前下沉量h;
将所述轮体支架相对于所述试验段平台下降高度h,调节所述升降装置的高度,利用所述轮胎驱动装置向所述试验轮胎的底部施加相同的预设载荷力,使得所述试验轮胎的底部与所述试验段平台齐平;
风洞静止,并且利用所述轮胎驱动装置驱动所述试验轮胎转动,并将所述试验轮胎的侧面封闭为平整表面,利用所述第二测力天平测量第五受力数据;
恢复所述试验轮胎侧面的封闭,风洞吹风,利用所述第一测力天平测量第六受力数据,以及利用所述第二测力天平测量第七受力数据;
将所述试验轮胎与所述轮体支架解除连接,并且利用所述第二轮胎固定架将所述试验轮胎固定,风洞保持相同风速吹风,利用所述第一测力天平测量第八受力数据;
利用所述第七受力数据减去所述第五受力数据,获得所述试验轮胎的通风力矩;
利用所述第六受力数据减去所述第八受力数据,获得所述试验轮胎的轮胎气动力数据。
上述风洞试验系统以及风洞试验方法中,设计了制作成本较低的轮罩主体,保留了对轮胎及车轮具有较大影响的轮体腔室等重要结构特征,轮罩主体的结构简化有利于轻量化,增强了轮罩主体及其轮罩台架的结构稳定性,提供了一种较低成本、较好地模拟轮胎及车轮的运动状态,专用于轮胎及车轮的风洞试验系统。
附图说明
图1为本申请一个实施例提供的轮罩主体的立体图。
图2为本申请一个实施例提供的轮罩主体的主视图。
图3为本申请一个实施例提供的轮罩主体的俯视图。
图4为本申请一个实施例提供的轮罩主体的仰视图。
图5为本申请一个实施例提供的轮罩主体的左视图。
图6为本申请一个实施例提供的轮罩主体的右视图。
图7为本申请另一个实施例提供的轮罩主体的立体图。
图8为本申请另一个实施例提供的轮罩主体的主视图。
图9为本申请一个实施例提供的轮罩主体、试验轮胎和试验段平台的装配立体图。
图10为如图9所示的轮罩主体、试验轮胎和试验段平台的另一个视角的装配立体图。
图11为如图9所示的装配立体图的主视图。
图12为如图9所示的装配立体图的俯视图。
图13为如图9所示的装配立体图的仰视图。
图14为如图9所示的装配立体图的左视图。
图15为如图9所示的装配立体图的右视图。
图16为本申请一个实施例提供的试验轮胎和轮体台架的装配立体图。
图17为如图16所示的装配立体图的主视图。
图18为如图16所示的装配立体图的俯视图。
图19为如图16所示的装配立体图的仰视图。
图20为如图16所示的装配立体图的左视图。
图21为如图16所示的装配立体图的右视图。
图22为本申请一个实施例提供的测试轮辋、六分力传感器、试验轮胎和轮体台架的装配立体图。
图23为如图22所示的装配立体图的主视图。
图24为如图23所示的装配立体图的剖视图。
图25为本申请一个实施例提供的驱动电机和轮体台架的装配立体图。
图26为如图25所示的装配立体图的爆炸图。
图27为如图25所示的装配立体图的主视图。
图28为如图25所示的装配立体图的俯视图。
图29为如图25所示的装配立体图的仰视图。
图30为如图25所示的装配立体图的左视图。
图31为如图25所示的装配立体图的右视图。
图32为本申请一个实施例提供的试验轮胎通过第一轮胎固定架固定在试验段平台上的装配立体图。
图33为本申请一个实施例提供的试验轮胎通过第一轮胎固定架固定在试验段平台上的主视图。
图34为本申请一个实施例提供的第一轮胎固定架的立体图。
图35为如图34所示的第一轮胎固定架的主视图。
图36为如图34所示的第一轮胎固定架的俯视图。
图37为如图34所示的第一轮胎固定架的剖视图。
图38为本申请一个实施例提供的在试验段平台上增设轮胎驱动装置的整体装配图;
图39为本申请一个实施例提供的在试验段平台上增设轮胎驱动装置的另一个视角的整体装配图;
图40为如图39所示的整体装配图的主视图。
图41为如图39所示的整体装配图的俯视图。
图42为如图39所示的整体装配图的仰视图。
图43为如图39所示的整体装配图左视图。
图44为如图39所示的整体装配图的右视图。
图45为本申请一个实施例提供的轮胎驱动装置和试验轮胎的搭配示意图;
图46为本申请一个实施例提供的轮胎驱动装置和试验轮胎的另一个视角的搭配示意图;
图47为如图45所示的搭配示意图的主视图。
图48为如图45所示的搭配示意图的后视图。
图49为如图45所示的搭配示意图的俯视图。
图50为如图49所示的搭配示意图的剖视图。
图51为如图45所示的搭配示意图的左视图。
图52为如图45所示的搭配示意图的右视图。
图53为本申请一个实施例提供的在试验段平台通过第二轮胎固定架固定试验轮胎的装配示意图;
图54为如图53所示的装配示意图的局部示意图。
图55为本申请一个实施例提供的第二轮胎固定架的结构示意图;
图56为本申请一个实施例提供的在试验段平台上增设轮胎驱动装置、升降装置的整体装配图;
图57为如图56所示的整体装配图的主视图;
图58为本申请一个实施例提供的轮胎驱动装置、升降装置和试验轮胎的搭配示意图;
图59为本申请一个实施例提供的轮胎驱动装置、升降装置和试验轮胎的另一个视角的搭配示意图;
图60为如图58所示的搭配示意图的主视图。
图61为如图58所示的搭配示意图的俯视图。
图62为如图58所示的搭配示意图的左视图。
图63为如图58所示的搭配示意图的右视图。
1000、轮罩主体;2000、试验轮胎;3000、试验段平台;4000、驱动电机;5000、移动带;6000、升降装置;7000、第一测力装置;8000、六分力传感器;9000、第二测力装置;
1100、轮罩台架;
1000a、轮体腔室;1000b、模型顶表面;1000c、模型底盘面;1000d、模型尾端面;1000e、模型对称面;1000f、车形模拟表面;1000g、轮眉饰板;1000h、轮体挡风部件;1000i、尾端导流部件;
2100、轮体台架;2200、轮体支架;2300、第一轮胎固定架;2400、第二轮胎固定架;2500、测试轮辋;
2100a、轮体固定架体;2100b、轮体活动架体;
2210、轮体转轴;
2310、第一底架体;2320、第一固定夹具;2310a、第一支撑底板;2310b、第一弧形支撑板;2310c、支撑立板;2310d、导流窗口;
2410、第二底架体;2420、第二固定夹具;2410a、第二支撑底板;2410b、第二弧形支撑板;
3100、位移装置;
9100、第一测力天平;9200、第二测力天平。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进,因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,若有出现术语“车轮”、“轮胎”、“试验轮胎”、“车轮总成”等,这些术语应做广义理解为车轮及轮胎所组成的车轮总成,仅是为了便于描述本申请和简化描述。
在本申请的描述中,需要理解的是,若有出现这些术语“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,这些术语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申请和简化描述,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申请的限制。
此外,若有出现这些术语“第一”、“第二”,这些术语仅用于描述目的,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。在本申请的描述中,若有出现术语“多个”,“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。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等,这些术语应做广义理解。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申请中的具体含义。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述,其含义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。
需要说明的是,若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在,本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
为了降低试验成本及周期,参阅图1至图8所示,本申请一实施例提供了一种风洞试验系统,风洞试验系统包括轮罩台架1100、轮罩主体1000、试验轮胎2000、试验段平台3000、轮体支撑和轮胎驱动装置。轮罩主体1000开设有轮体腔室,轮罩主体1000为整车外形的局部结构,轮罩主体1000设置在轮罩台架1100上。轮体支撑的至少一部分主体结构位于轮罩主体1000的轮体腔室中。轮胎驱动装置位于轮罩主体1000的内部或者位于试验段平台3000的下方。试验轮胎2000设置在轮体腔室内。
其中,轮罩主体1000为整车外形的局部结构,此处的整车外形表示的是目前正常车辆具有的完整的外形结构,而轮罩主体1000采用为整车外形的局部结构,则是降低整车模型的成本,将与轮胎风洞试验紧密相关的局部结构从整车结构中剥离出来,构建出如图1至图8所示的局部结构,利用局部结构与一个轮胎配合进行测试。而且,轮胎驱动装置可位于轮罩主体1000的内部或者位于试验段平台3000的下方。
需要说明的是,该轮罩主体1000采用的整车外形的局部结构可以根据实际需求从整车结构中剥离合适的区域或大小,例如,当整车外形具有纵向对称面,使得该整车外形能够基于纵向对称面左右对称时,整车外形经纵向对称面切割的一半可称为半车外形。此时可将轮罩主体1000采用为半车外形,或者进一步缩减模型的整体体积,使得轮罩主体1000还可采用该半车外形的局部结构,例如图1至图6中所示的实际结构,或者如图7或图8中所示的增加尾端导流部件1000i的结构。
关于轮罩主体1000的设计,本领域技术人员可以在成本降低和满足实验需求的前提下适当调整轮罩主体1000的具体结构和形状,在此不做限定。
继续参阅图1至图6所示,风洞试验系统中的轮罩主体1000设置在轮罩台架1100上,轮罩台架1100的至少部分主体结构位于轮罩主体1000的内部。轮罩主体1000开设有轮体腔室1000a,试验轮胎2000设置在轮体腔室1000a内。轮罩主体1000可由硬质泡沫材料经机加工制作,具备轻量、刚性的特点。
此时构建的风洞试验系统可用于前轮的气动性能试验研究。轮罩主体1000主要用于模拟车辆前轮周围的轮体腔室1000a、底盘等结构,为试验轮胎2000提供一个与实车接近的轮胎周围流场环境。在其中一个实施例中,为了降低制作成本,轮罩主体1000可在半车外形的基础上去掉远离轮体腔室1000a的尾部结构,参阅图1至图6所示,轮罩主体1000具有模型顶表面1000b、模型底盘面1000c、模型尾端面1000d、模型对称面1000e以及连接模型顶表面1000b、模型底盘面1000c、模型尾端面1000d以及模型对称面1000e的车形模拟表面1000f,模型对称面1000e与纵向对称面重合。模型顶表面1000b、模型底盘面1000c、模型尾端面1000d、模型对称面1000e以及车形模拟表面1000f构成轮罩主体1000的整个模型外表面。轮体腔室1000a开设在模型底盘面1000c和车形模拟表面1000f的衔接位置,轮体腔室1000a上具有轮眉饰板1000g。车形模拟表面1000f设置有轮体挡风部件1000h,轮体挡风部件1000h位于轮体腔室1000a的前方。模型尾端面1000d设置有尾端导流部件1000i。
将对车轮流场影响较小的车辆上部结构简化为平面的模型顶表面1000b。将车辆前轮后方的车身结构简化去除,形成轮罩主体1000的模型尾端面1000d。由于轮罩主体1000简化后的尾部为方背式结构,轮罩主体1000的尾部容易发生流动分离产生脱落涡。为了避免轮罩主体1000尾部流动对试验轮胎2000周围流场造成显著影响,轮体腔室1000a至模型尾端面1000d之间的最小距离L1大于或等于试验轮胎2000的直径。或者,可以在轮罩主体1000尾部加装尾端导流部件1000i。尾端导流部件1000i采用为四棱台形状,四棱台形状的侧表面的倾斜度θ满足5°≤θ≤15°。尾端导流部件1000i的长度L2大于或等于轮罩主体1000的长度L。
尾端导流部件1000i固定在轮罩主体1000的尾部,为了便于测试,尾端导流部件1000i为可拆式结构。尾端导流部件1000i使得轮罩主体1000尾部轮廓外形光顺过渡,可以大幅改善轮罩主体1000尾部的流动分离。对于具有轮体挡风部件1000h的车型,由于该结构在轮体腔室1000a周围或与轮体腔室1000a相关,因此应在轮罩主体1000的相同位置处加装轮体挡风部件1000h。同样地,其他本实施例没有描述的轮体腔室1000a结构特征也应在轮罩主体1000的结构特征中体现。对于乘用车和商用车,轮罩主体1000不应相同,本实施例主要介绍乘用车的轮罩主体1000,本领域技术人员可根据实际情况,按照上述简化原则针对性的设计调整轮罩主体1000的结构。
继续参阅图9至图15所示,在其中一个实施例中,风洞试验系统包括试验段平台3000、位移装置3100、内撑骨架、轮体台架2100、驱动电机4000以及第一轮胎固定架2300等,其中,驱动电机4000即构成轮胎驱动装置,轮体台架2100构成轮体支撑。位移装置3100设置在试验段平台3000上,轮罩台架1100设置在位移装置3100上,用于通过位移装置3100相对于试验段平台3000水平移动。内撑骨架设置在轮罩主体1000的内部,内撑骨架与轮罩台架1100的不同高度位置可拆卸连接,用于调整轮罩主体1000相对于试验段平台3000的高度。轮罩主体1000的内部设置内撑骨架,可便于安装。内撑骨架与轮罩台架1100连接,轮罩台架1100与试验段平台3000上固定的位移装置3100连接,位移装置3100可采用为一个或多个滑轨,使得轮罩台架1100可携带轮罩主体1000相对于试验段平台3000在y轴方向水平移动。
轮罩台架1100可由若干根金属型材及角码搭建组成,构建为悬臂梁式结构。z轴方向则可以通过轮罩台架1100的角码固定位置来调节。轮罩主体1000具备一定程度上调节y、z方向位置的能力,可以适配不同型号规格的试验轮胎2000。轮罩主体1000的轮罩台架1100固定在试验段平台3000。试验段平台3000的下方设置第一测力装置7000,第一测力装置7000可采用为六分力测力天平,轮体台架2100可用于与第一测力装置7000连接。
轮体台架2100的至少一部分主体结构位于轮罩主体1000的轮体腔室1000a中,轮体腔室1000a可遮挡轮体台架2100前方大部分的气流,减小轮体台架2100对轮胎气动力测量的影响。参阅图16至图21所示,轮体台架2100包括轮体固定架体2100a和轮体活动架体2100b。参阅图22至图24所示,试验轮胎2000上设置测试轮辋2500,驱动电机4000和测试轮辋2500之间可设置六分力传感器8000,将六分力传感器8000连接驱动电机4000和测试轮辋2500。
参阅图25至图31所示,驱动电机4000设置在轮体活动架体2100b上,驱动电机4000用于连接试验轮胎2000。轮体活动架体2100b与轮体固定架体2100a的不同高度位置可拆卸连接,所以通过轮体活动架体2100b调整在轮体固定架体2100a上的高度,可使得驱动电机4000和试验轮胎2000调整在试验段平台3000上的高度,实现试验轮胎2000在z轴上的高度可调,用于满足不同直径的试验轮胎2000的测试。轮体台架2100可由若干根金属型材及角码搭建组成,为框架式结构。轮体活动架体2100b在确定高度位置后,可通过角码在轮体固定架体2100a的合适高度固定。轮体台架2100的底部也可通过角码与第一测力装置7000固定连接。
参阅图32至图37所示,第一轮胎固定架2300包括第一底架体2310和第一固定夹具2320,第一底架体2310具有导流通道,第一底架体2310用于支撑试验轮胎2000,第一固定夹具2320用于固定试验轮胎2000。第一底架体2310可包括第一支撑底板2310a和第一弧形支撑板2310b,第一支撑底板2310a的两侧设置两个对称的支撑立板2310c,第一弧形支撑板2310b的两侧与两个支撑立板2310c连接,使得第一弧形支撑板2310b和第一支撑底板2310a之间形成导流通道,支撑立板2310c上开设导流窗口2310d,第一固定夹具2320包含至少两个第一固定套环,第一固定套环沿着导流窗口2310d固定套设在第一弧形支撑板2310b上。
进行测试实验之前,需要调试轮罩主体1000与试验轮胎2000的相对位置,使得轮罩主体1000的试验状态与实车状态基本保持一致。风洞试验方法可包括如下步骤:试验轮胎2000安装在驱动电机4000上,调整轮体活动架体2100b的高度,尽量减小试验轮胎2000与试验段平台3000之间的间隙。风洞吹风,并且利用驱动电机4000驱动试验轮胎2000转动,使得风速和试验轮胎2000的轮胎表面线速度一致,第一测力装置7000可测量当前的第一气动力数据,第一测力装置7000在该状态下测得的气动力包含了试验轮胎2000、轮体台架2100和驱动电机4000的气动力。第一测力装置7000的数据采集时长应当不少于60s,试验结果可取60s测量结果的均值。以上试验步骤统称为第一次试验。
第一次试验完毕后,为了修正第一气动力数据,还可进行第二次试验。第二次实验中,可将试验轮胎2000与驱动电机4000解除驱动连接,但保持在刚好不发生接触的状态。此时可利用第一轮胎固定架2300将试验轮胎2000固定,风洞吹风测量当前的第二气动力数据。第一轮胎固定架2300不与第一测力装置7000连接。第一测力装置7000在该状态下测得的气动力包含了轮体台架2100和驱动电机4000的气动力。
第一次试验和第二次试验的流场环境基本保持一致,避免试验轮胎2000拆除后流场发生较大变化。第一轮胎固定架2300具有导流通道和导流窗口2310d,可尽量降低第一轮胎固定架2300对试验轮胎2000周围流场的干扰,使得试验轮胎2000底部气流可以流通,以尽量与第一次试验的状态保持一致。另外,也可以直接将试验轮胎2000拆除后测量第二气动力数据。进行第一次试验和第二次试验,可尽量排除轮体台架2100和驱动电机4000的影响,获得试验轮胎2000的气动力。利用第一气动力数据减去第二气动力数据,获得试验轮胎2000的轮胎气动力数据,即为轮胎的气动力数据。
在测量第一气动力数据的过程中,试验轮胎2000与试验段平台3000之间存在第一间隙,建议保持第一间隙小于或等于边界层位移厚度。因为,没有转鼓或移动带驱动轮胎,试验轮胎2000无法接地旋转,因此试验轮胎2000必须悬空,试验轮胎2000与试验段平台3000之间存在第一间隙。为了减小该第一间隙对试验轮胎2000底部气流的影响,该第一间隙应小于等于边界层位移厚度,以使得试验轮胎2000底部的第一间隙的气流流速远小于主流的流速。试验轮胎2000悬空旋转状态下的风阻相比接地旋转状态应偏小。
除了上述采用第一测力装置7000测试以外,还可采用六分力传感器8000进行测试。此时,风洞试验方法可包括如下步骤:风洞吹风,并且利用驱动电机4000驱动试验轮胎2000转动,使得风速和试验轮胎2000的轮胎表面线速度一致,试验轮胎2000与试验段平台3000之间存在第二间隙,保持第二间隙小于或等于边界层位移厚度,利用六分力传感器8000测量试验轮胎2000的气动力数据和试验轮胎2000的通风力矩。
试验轮胎2000安装在专用的测试轮辋2500上。六分力传感器8000分别与测试轮辋2500和驱动电机4000连接固定。此时,六分力传感器8000可以同时测量试验轮胎2000受到的气动力(包括风阻)与通风力矩,测量结果不包含轮体台架2100和驱动电机4000的影响,无需对其进行修正。由于没有转鼓或移动带,试验轮胎2000无法接地旋转,因此试验轮胎2000必须悬空,试验轮胎2000与试验段平台3000之间存在第二间隙,可将该第二间隙尽量缩小。为了减小该第二间隙对试验轮胎2000底部气流的影响,该第二间隙应小于等于边界层位移厚度,以使得试验轮胎2000底部的第二间隙的气流流速远小于主流的流速。试验轮胎2000悬空旋转状态下的风阻相比接地旋转状态应偏小。
进一步的,继续参阅图38至图55所示,风洞试验系统还可包括第二测力装置9000、轮体支架2200、移动带5000以及第二轮胎固定架2400等,其中,移动带5000即构成轮胎驱动装置。第二测力装置9000设置在试验段平台3000的下方,第二测力装置9000包括第一测力天平9100和第二测力天平9200,第二测力天平9200设置在第一测力天平9100的上方。轮体支架2200与第一测力天平9100连接,轮体支架2200上设置有轮体转轴2210,试验轮胎2000转动装配在轮体转轴2210上,轮体转轴2210设置有低摩擦系数的轴承,尽量减少摩擦力矩。轮体支架2200在测试轮辋2500内部的支架部分可采用圆柱形结构,轮体支架2200外露于试验轮胎2000的支架部分可采用为翼形结构,翼形结构具有导流减阻作用。采用翼形结构的轮体支架2200可以最大程度地降低轮体支架2200对轮胎及车轮气动力测量的干扰。移动带5000与第二测力天平9200连接,移动带5000包括驱动轮和围绕在驱动轮上的驱动带,驱动带与试验轮胎2000驱动接触。轮体支架2200的高度可在一定范围内调节,以使得试验轮胎2000可刚好与移动带5000的驱动带接触,保证移动带5000和试验轮胎2000以相同的线速度旋转,且二者表面不发生滑移。并且轮体支架2200的高度可在一定范围内调节,适合不同规格型号试验轮胎2000的测试。
参阅图53至图55所示,第二轮胎固定架2400包括第二底架体2410和第二固定夹具2420,第二底架体2410用于支撑试验轮胎2000,第二固定夹具2420用于固定试验轮胎2000。第二底架体2410包括两个相对的支撑体,支撑体包括第二支撑底板2410a和第二弧形支撑板2410b,第二弧形支撑板2410b的一端与第二支撑底板2410a固定连接,第二固定夹具2420采用为第二固定套环,第二固定套环固定套设在第二弧形支撑板2410b上。
此时,风洞试验方法可包括如下步骤:试验轮胎2000安装在轮体支架2200上,调节轮体支架2200的高度,使得移动带5000的驱动带刚好可以驱动试验轮胎2000旋转。风洞静止,并且利用移动带5000驱动试验轮胎2000转动,并将试验轮胎2000的侧面封闭为平整表面,利用第二测力天平9200测量第一受力数据;恢复试验轮胎2000侧面的封闭,风洞吹风,利用第一测力天平9100测量第二受力数据,以及利用第二测力天平9200测量第三受力数据;将试验轮胎2000与轮体支架2200解除连接,并且利用第二轮胎固定架2400将试验轮胎2000固定,使得试验轮胎2000尽量靠近轮体支架2200,风洞保持相同风速吹风,利用第一测力天平9100测量第四受力数据;利用第三受力数据减去第一受力数据,获得试验轮胎2000的通风力矩;利用第二受力数据减去第四受力数据,获得试验轮胎2000的气动力数据。
以80km/h时速工况为例,可安装试验轮胎2000,调节轮体支架2200的高度,使得移动带5000的驱动带刚好可以驱动试验轮胎2000旋转。试验轮胎2000胎面线速度与移动带5000的驱动带平移速度始终保持相同,试验轮胎2000与移动带5000的驱动带之间不应发生滑移。风洞保持静止,将试验轮胎2000的侧面封闭为平整表面,减少试验轮胎2000通风的干扰。
移动带5000的驱动带以80km/h的时速驱动试验轮胎2000滚动,进行热胎,使得试验轮胎2000主体结构及材料的物性达到稳定状态。对于轿车轮胎,热胎时间不低于30分钟,其他轮胎型号可以参考国标GB/T 29040-2012。热胎步骤结束后,第二测力天平9200开始测量采集力,此时第二测力天平9200测得的第一受力数据包含了较小的轮胎滚动阻力和轴承摩擦阻力。第二测力天平9200的数据采集时长不少于60s,试验结果可取60s测量结果的均值。
恢复上述试验轮胎侧面的封闭,使得试验轮胎的侧面保持为初始的通风状态。风洞以80km/h风速吹风,此时第一测力天平9100测量的第二受力数据包括了试验轮胎2000和轮体支架2200所受的气动力第二测力天平9200测量的第三受力数据包括了试验轮胎2000所受的通风力矩在胎面处的等效阻力(称为通风阻力),也包含试验轮胎2000的滚动阻力和轴承摩擦阻力。第一测力天平9100、第二测力天平9200的数据采集时长不少于60s,试验结果可取60s测量结果的均值。
然后,可将试验轮胎2000与轮体支架2200分离,但保持在刚好不发生接触的状态。用第二轮胎固定架2400将试验轮胎2000固定在试验段平台3000上。第一测力天平9100测量的第四受力数据为该状态下的轮体支架2200的气动力,数据采集时长不少于60s,试验结果可取60s测量结果的均值。两次试验的流场环境基本保持一致,可避免试验轮胎2000拆除后流场发生较大变化。另外,相对不严谨地,也可以直接将试验轮胎2000拆除后测量。
利用第三受力数据减去第一受力数据,可获得试验轮胎2000的通风力矩,此为将滚动阻力和轴承摩擦力修正后的车轮总成的通风阻力。利用第二受力数据减去第四受力数据,可获得试验轮胎2000的气动力数据,此为将轮体支架2200气动力修正后的车轮总成气动力。
进一步的,继续参阅图56至图63所示,风洞试验系统还可包括升降装置6000,升降装置6000可采用为气压、液压等动力形式的升降装置6000。升降装置6000设置在第二测力天平9200上,移动带5000设置在升降装置6000之上,移动带5000通过升降装置6000与第二测力天平9200连接。升降装置6000具有调节升降高度的功能,通过调节抬升高度可调节试验轮胎2000所受到的载荷大小。升降装置6000的下方与第二测力天平9200连接固定。第二测力天平9200安置在第一测力天平9100上方。第二测力天平9200可测量x轴方向和z轴方向的力,因此第二测力天平9200可采用二分量天平,当然也可采用六分量天平。由于移动带5000和升降装置6000布置在试验段平台3000的下方,因此移动带5000和升降装置6000不影响车轮周围流场和车轮总成气动力的测量。
此时,风洞试验方法可包括如下步骤:调节轮体支架2200在试验段平台3000上的高度,使得试验轮胎2000的底部与试验段平台3000齐平,调节升降装置6000的高度,利用移动带5000向试验轮胎2000的底部施加预设载荷力,测量试验轮胎2000的当前变形高度h;将轮体支架2200相对于试验段平台3000下降高度h,调节升降装置6000的高度,利用移动带5000向试验轮胎2000的底部施加预设载荷力,使得试验轮胎2000的底部与试验段平台3000齐平。风洞静止,并且利用移动带5000驱动试验轮胎2000转动,并将试验轮胎2000的侧面封闭为平整表面,利用第二测力天平9200测量第五受力数据;恢复试验轮胎2000侧面的封闭,风洞吹风,利用第一测力天平9100测量第六受力数据,以及利用第二测力天平9200测量第七受力数据;将试验轮胎2000与轮体支架2200解除连接,并且利用第二轮胎固定架2400将试验轮胎2000固定,使得试验轮胎2000尽量靠近轮体支架2200,风洞保持相同风速吹风,利用第一测力天平9100测量第八受力数据;利用第七受力数据减去第五受力数据,获得试验轮胎2000的通风力矩;利用第六受力数据减去第八受力数据,获得试验轮胎2000的气动力数据。
以80km/h时速和500kg载荷的测试工况为例,可调节升降装置6000的高度,使得移动带5000的驱动带和试验轮胎2000不发生接触。在此状态下校准归零第二测力天平9200,或者记录第二测力天平9200在z轴方向上的力。
安装试验轮胎2000,调节轮体支架2200的高度,使得试验轮胎2000的底部与试验段平台3000齐平。调节升降装置6000的高度,使得移动带5000的驱动带与试验轮胎2000发生接触,并继续抬高升降装置6000的高度,直至第二测力天平9200在z轴方向上的力达到设定的500kgf的载荷大小。测量该状态下试验轮胎2000在z方向上的下沉量,该下沉量也即试验轮胎2000与试验段平台3000之间的垂直间距h。然后调节升降装置6000的高度,使移动带5000的驱动带与试验轮胎2000分离。
调节轮体支架2200的高度,使其高度下降h。再次调节升降装置6000的高度,使得移动带5000的驱动带与试验轮胎2000发生接触,并继续抬高升降装置6000的高度,直至第二测力天平9200在z轴方向上的力达到设定的500kgf的载荷大小。此时移动带5000的驱动带上表面应与试验段平台3000齐平。
由于试验轮胎2000在加载后会发生变形,预先考虑试验轮胎2000下沉量,使得正式试验时移动带5000的驱动带上表面与试验段平台3000齐平,可避免移动带5000的驱动带从地面凸起,避免对气动力的测量形成干扰。
风洞静止,将试验轮胎的侧面封闭为平整表面,尽量使得试验轮胎2000的侧面为封闭、平整的状态,减少试验轮胎2000通风的干扰。移动带5000的驱动带以80km/h的时速驱动试验轮胎2000滚动,进行热胎,使得试验轮胎2000主体结构及材料的物性达到稳定状态。对于轿车轮胎,热胎时间不低于30分钟,其他轮胎型号可以参考国标GB/T 29040-2012。热胎步骤结束后,第二测力天平9200开始测量采集力,此时第二测力天平9200测得的第五受力数据包含了轮胎滚动阻力和轴承摩擦阻力。第二测力天平9200的数据采集时长不少于60s,试验结果可取60s测量结果的均值。
恢复上述试验轮胎侧面的封闭,使得试验轮胎的侧面保持为初始的通风状态。风洞以80km/h风速吹风,气流与试验轮胎2000发生相对运动。此时第一测力天平9100测量的第六受力数据包括了试验轮胎2000和轮体支架2200所受的气动力。第二测力天平9200测量的第七受力数据包括了试验轮胎2000所受的通风力矩在胎面处的等效阻力(称为通风阻力),也包含试验轮胎2000的滚动阻力和轴承摩擦阻力。第一测力天平9100、第二测力天平9200的数据采集时长不少于60s,试验结果可取60s测量结果的均值。
然后,可将试验轮胎2000与轮体支架2200分离,但保持在刚好不发生接触的状态。用第二轮胎固定架2400将试验轮胎2000固定在试验段平台3000上。第一测力天平9100测量的第八受力数据为该状态下的轮体支架2200的气动力,数据采集时长不少于60s,试验结果可取60s测量结果的均值。两次试验的流场环境基本保持一致,可避免试验轮胎2000拆除后流场发生较大变化。另外,相对不严谨地,也可以直接将试验轮胎2000拆除后测量。
利用第七受力数据减去第五受力数据,可获得试验轮胎2000的通风力矩,此为将轮胎滚动阻力和轴承摩擦力修正后的车轮总成的通风阻力。利用第六受力数据减去第八受力数据,可获得试验轮胎2000的轮胎气动力数据,此为将轮体支架2200气动力修正后的车轮总成气动力。
当调整轮胎载荷工况时,由于载荷对试验轮胎2000滚动阻力的影响远大于速度的影响,因此每次调整试验轮胎2000载荷工况都需要重复进行热胎。当调整试验轮胎2000速度工况时,由于速度对试验轮胎2000滚动阻力的影响相对较小,若测试时间紧凑或者对测试结果精度要求不高时,可以不用重复热胎步骤。本领域技术人员可根据实际需求调整测试条件,在此不做限定。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种风洞试验系统,其特征在于,所述风洞试验系统包括:
轮罩台架和轮罩主体,所述轮罩主体开设有轮体腔室,所述轮罩主体为整车外形的局部结构,所述轮罩主体设置在所述轮罩台架上;
轮体支撑,所述轮体支撑的至少一部分主体结构位于所述轮罩主体的轮体腔室中;
试验段平台和轮胎驱动装置,所述轮胎驱动装置位于所述轮罩主体的内部或者位于所述试验段平台的下方;
试验轮胎,所述试验轮胎设置在所述轮体腔室内;
所述轮罩主体具有纵向对称面,所述轮罩主体经纵向对称面切割的一半为半车外形,所述轮罩主体为半车外形的局部结构;所述轮罩主体具有模型顶表面、模型底盘面、模型尾端面、模型对称面以及连接所述模型顶表面、所述模型底盘面、所述模型尾端面以及所述模型对称面的车形模拟表面,所述模型对称面与纵向对称面重合;所述模型顶表面、所述模型底盘面、所述模型尾端面、所述模型对称面以及所述车形模拟表面构成所述轮罩主体的整个模型外表面;其中:所述轮体腔室开设在所述模型底盘面和所述车形模拟表面的衔接位置;和/或,所述轮体腔室上具有轮眉饰板;和/或,所述车形模拟表面设置有轮体挡风部件,所述轮体挡风部件位于所述轮体腔室的前方;和/或,所述模型尾端面设置有尾端导流部件;
所述轮体腔室至所述模型尾端面之间的最小距离L1大于或等于所述试验轮胎的直径;和/或,所述尾端导流部件的长度L2大于或等于轮罩主体的长度L;和/或,所述尾端导流部件为四棱台形状,所述四棱台形状的侧表面的倾斜度θ满足5°≤θ≤15°。
2.根据权利要求1所述的风洞试验系统,其特征在于,所述风洞试验系统包括:
位移装置,所述位移装置设置在所述试验段平台上,所述轮罩台架设置在所述位移装置上,用于通过所述位移装置相对于所述试验段平台水平移动;
内撑骨架,所述内撑骨架设置在所述轮罩主体的内部,所述内撑骨架与所述轮罩台架的不同高度位置可拆卸连接,用于调整所述轮罩主体相对于所述试验段平台的高度。
3.根据权利要求2所述的风洞试验系统,其特征在于,所述轮体支撑为轮体台架,轮体台架包括轮体固定架体和轮体活动架体,所述轮体活动架体与所述轮体固定架体的不同高度位置可拆卸连接;
所述轮胎驱动装置为驱动电机,所述驱动电机设置在所述轮体活动架体上,通过所述轮体活动架体调整在所述轮体固定架体上的高度,所述驱动电机用于连接所述试验轮胎;
第一轮胎固定架,所述第一轮胎固定架包括第一底架体和第一固定夹具,所述第一底架体具有导流通道,所述第一底架体用于支撑所述试验轮胎,所述第一固定夹具用于固定所述试验轮胎。
4.根据权利要求3所述的风洞试验系统,其特征在于,所述第一底架体包括第一支撑底板和第一弧形支撑板,所述第一支撑底板的两侧设置两个对称的支撑立板,所述第一弧形支撑板的两侧与两个所述支撑立板连接,使得所述第一弧形支撑板和所述第一支撑底板之间形成所述导流通道,所述支撑立板上开设导流窗口,所述第一固定夹具包含至少两个第一固定套环,所述第一固定套环沿着所述导流窗口固定套设在所述第一弧形支撑板上。
5.根据权利要求3所述的风洞试验系统,其特征在于,所述风洞试验系统包括:
第一测力装置,所述轮体台架与所述第一测力装置连接,所述第一测力装置设置在所述试验段平台的下方;或者,
六分力传感器,所述试验轮胎上设置测试轮辋,所述六分力传感器连接所述驱动电机和所述测试轮辋。
6.根据权利要求1所述的风洞试验系统,其特征在于,所述风洞试验系统包括:
第二测力装置,所述第二测力装置设置在所述试验段平台的下方,所述第二测力装置包括第一测力天平和第二测力天平,所述第二测力天平设置在所述第一测力天平的上方;
所述轮体支撑为轮体支架,所述轮体支架与所述第一测力天平连接,所述轮体支架上设置有轮体转轴,所述试验轮胎转动装配在所述轮体转轴上,所述轮体支架外露于所述试验轮胎的支架部分具有翼型导流表面;
所述轮胎驱动装置为移动带,所述移动带与所述第二测力天平连接,所述移动带包括驱动轮和围绕在所述驱动轮上的驱动带,所述驱动带与所述试验轮胎驱动接触;
第二轮胎固定架,所述第二轮胎固定架包括第二底架体和第二固定夹具,所述第二底架体用于支撑所述试验轮胎,所述第二固定夹具用于固定所述试验轮胎。
7.根据权利要求6所述的风洞试验系统,其特征在于,所述第二底架体包括第二支撑底板和第二弧形支撑板,所述第二弧形支撑板的一端与所述第二支撑底板固定连接,所述第二固定夹具采用为第二固定套环,所述第二固定套环固定套设在所述第二弧形支撑板上。
8.根据权利要求6所述的风洞试验系统,其特征在于,所述风洞试验系统包括:
升降装置,所述升降装置设置在所述第二测力天平上,所述轮胎驱动装置通过所述升降装置与所述第二测力天平连接。
9.一种基于权利要求3-5中任一项所述风洞试验系统的风洞试验方法,其特征在于,所述风洞试验方法包括如下步骤:
风洞吹风,并且利用所述驱动电机驱动所述试验轮胎转动,使得风速和所述试验轮胎的轮胎表面线速度一致,测量当前的第一气动力数据;
将所述试验轮胎与所述驱动电机解除驱动连接,并且利用所述第一轮胎固定架将所述试验轮胎固定,测量当前的第二气动力数据;
利用所述第一气动力数据减去所述第二气动力数据,获得所述试验轮胎的轮胎气动力数据。
10.根据权利要求9所述的风洞试验方法,其特征在于,所述风洞试验方法包括如下步骤:
在测量所述第一气动力数据的过程中,所述试验轮胎与所述试验段平台之间存在第一间隙,保持所述第一间隙小于或等于边界层位移厚度。
11.一种基于权利要求5所述风洞试验系统的风洞试验方法,其特征在于,所述风洞试验方法包括如下步骤:
风洞吹风,并且利用所述驱动电机驱动所述试验轮胎转动,使得风速和所述试验轮胎的轮胎表面线速度一致,所述试验轮胎与所述试验段平台之间存在第二间隙,保持所述第二间隙小于或等于边界层位移厚度,利用所述六分力传感器测量所述试验轮胎的轮胎气动力数据和所述试验轮胎的通风力矩。
12.一种基于权利要求6所述风洞试验系统的风洞试验方法,其特征在于,所述风洞试验方法包括如下步骤:
风洞静止,并且利用所述移动带驱动所述试验轮胎转动,并将所述试验轮胎的侧面封闭为平整表面,利用所述第二测力天平测量第一受力数据;
恢复所述试验轮胎侧面的封闭,风洞吹风,利用所述第一测力天平测量第二受力数据,以及利用所述第二测力天平测量第三受力数据;
将所述试验轮胎与所述轮体支架解除连接,并且利用所述第二轮胎固定架将所述试验轮胎固定,风洞保持相同风速吹风,利用所述第一测力天平测量第四受力数据;
利用所述第三受力数据减去所述第一受力数据,获得所述试验轮胎的通风力矩;
利用所述第二受力数据减去所述第四受力数据,获得所述试验轮胎的轮胎气动力数据。
13.一种基于权利要求8所述风洞试验系统的风洞试验方法,其特征在于,所述风洞试验方法包括如下步骤:
调节所述轮体支架在所述试验段平台上的高度,使得所述试验轮胎的底部与所述试验段平台齐平,调节所述升降装置的高度,利用所述轮胎驱动装置向所述试验轮胎的底部施加预设载荷力,测量所述试验轮胎的当前下沉量h;
将所述轮体支架相对于所述试验段平台下降高度h,调节所述升降装置的高度,利用所述轮胎驱动装置向所述试验轮胎的底部施加相同的预设载荷力,使得所述试验轮胎的底部与所述试验段平台齐平;
风洞静止,并且利用所述轮胎驱动装置驱动所述试验轮胎转动,并将所述试验轮胎的侧面封闭为平整表面,利用所述第二测力天平测量第五受力数据;
恢复所述试验轮胎侧面的封闭,风洞吹风,利用所述第一测力天平测量第六受力数据,以及利用所述第二测力天平测量第七受力数据;
将所述试验轮胎与所述轮体支架解除连接,并且利用所述第二轮胎固定架将所述试验轮胎固定,风洞保持相同风速吹风,利用所述第一测力天平测量第八受力数据;
利用所述第七受力数据减去所述第五受力数据,获得所述试验轮胎的通风力矩;
利用所述第六受力数据减去所述第八受力数据,获得所述试验轮胎的轮胎气动力数据。
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