汽车风洞试验内容概述

汽车风洞试验的目的在于得到准确反映汽车行驶状态下的空气动力特性数据。汽车风洞试验主要包括以下内容。

1.气动力和气动力矩的测量

汽车的测力试验主要是测定气动分力系数随横摆角的变化关系，并由此对汽车进行空气动力特性的定量评价，其中空气阻力系数的测定是最重要的一项。气动力天平是用来进行测力试验的测量仪器。根据天平测量分量的数量分为单分量天平、三分量天平和六分量天平三种。按其工作原理，主要分为机械式天平和电阻应变式天平两种。

2.汽车表面压强分布测量

汽车表面压强分布与汽车的气动阻力、风噪声、面板振颤以及通风、换气等装置的合理布置都有密切的关系，试验时用压强测量仪器确定。压强分布试验所测得的压强，最后应转换为无量纲的压强系数。

压强测量方法主要包括静压测量和总压测量，其中，静压测量又包括壁面静压测量和气流静压测量。

进行压强分布试验时，采用模型比实车方便。试验前，首先确定模型上的测压部位、测压点数及点位坐标，然后在这些点处开孔。为了不影响试验数据，一般应尽量使孔径小，并将测压管埋入孔内，用砂纸打磨以保证车身表面的光滑。各测压孔所感受的压强通过测压管、传导管与压强测量仪器相连接。在压强变化剧烈的地方应将测压孔布置得适当密一些，压强变化平缓处则适当疏一些。

3.流谱显示试验

流谱显示和气流显示试验用于测定车辆内外的空气流动、车身表面的尘土污染以及车窗上的水滴流动等现象。试验既可以在道路上进行，也可以在模型风洞或实车风洞中进行。流谱显示试验主要有四种方法：丝带法、烟流法、油膜法和激光流态显示法。

丝带法是用于观察表面流谱的常用方法。它通过观察粘贴在模型表面上的丝带的运动状况来确定模型表面的流谱。丝带法简单易行，各点流态清晰可见，但受丝带本身的重量和惯性影响，与真实的流态还是略有差异。

如图5-27所示为烟流法显示的车身周围的气流流场，以及车身表面的分离流和尾部涡流等。试验时，烟流发生器产生烟，并由梳状管排出烟丝，也可用化学法生烟。烟流试验风速通常控制为10～20 m/s。(www.xing528.com)

图5-27 烟流法测量汽车周围流谱

油膜法主要用于汽车表面污染的研究。将混有一定颜色的、不易挥发的、黏度较大的油液均匀地喷涂在模型或汽车表面，根据模型表面的油膜上的风纹可看出气流的方向和流速大小。使用油膜法可使表面流谱图像一目了然，并可在风洞停止吹风后一段时间内保持其表面流谱，但是需要长时间吹风，油易流淌，模型及风洞易脏。

激光流态显示法就是利用激光粒子图像测速技术，进行瞬时实时测量的方法。粒子图像速度场仪的本质是一种图像分析技术，可在瞬时冻结流场，给出二维和三维速度分布。一个完整的粒子图像测速系统通常由成像系统和图像处理系统组成。双脉冲激光片光源和照相机构成成形系统。片光源由脉冲激光通过柱透镜形成，用于照射动态微粒场，拍摄粒子场照片的相机垂直于片光源。图像处理系统主要由氦氖激光器、阔束器、空间滤波器以及计算机图像系统组成，用于从两次曝光的粒子图像中提取速度场。激光流态显示法的最大优点是突破了空间单点测量的局限性，可在同一时刻记录下整个流场的有关信息，并且可分别给出平均速度、脉动速度和应变率。计算机图像处理技术的发展使得粒子图像速度测量技术不仅具有激光多普勒测速仪单点测量的精度，还可以定量描述流场。

4.水流模拟试验

水流模拟试验用于模拟雨天汽车车身上雨水的流径及雨滴飞溅情况，一般在汽车风洞中进行。试验方法为在水流中掺入荧光添加剂，喷射到未受干扰的气流中。通过紫外线的激发，试验者可清晰地观测到雨水流径及雨滴飞溅的情形。

5.会车模拟试验

会车试验主要是模拟汽车会车时所受的气动影响。在单个风机的风洞中，通常采用的方法是将一辆车的模型固定不动，另一辆车的模型被固定在绕弧线轨道摆动的摆锤下端，并控制它从距固定模型一定距离处摆过。目前，也有一些大型风洞具有两个风机，可以进行会车试验。

6.尘土污染模拟试验

灰尘和泥垢的沉积不仅影响车辆的美观，还会影响行驶安全。为防止某些特定部位沉积灰尘和泥浆，需进行灰尘污染模拟试验，进而采取防沉积措施。在进行试验前，在车身上可能沉积灰尘的部位薄薄地喷上一层油。试验时，为模拟汽车行驶时卷起的灰尘和泥土，把滑石粉注入气流中，然后驾驶汽车通过该气流区，根据车身上滑石粉附着的状况来判断灰尘的沉积状态。