申请/专利权人：湖南工业大学

申请日：2019-04-16

公开（公告）日：2024-05-14

公开（公告）号：CN110082062B

主分类号：G01M9/08

分类号：G01M9/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.14#授权;2022.05.06#实质审查的生效;2019.08.02#公开

摘要：本发明提出了一种用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型，包括主体、上尾板、下尾板、底板；所述主体为空腔体，其空腔空间用于安置压力扫描阀；所述的主体底面以及尾部的上端均设有开口；所述底板与主体底面开口边缘接合，所述上尾板与主体尾部上端开口边缘接合；所述主体尾部的下端设有台阶面，所述下尾板与所述台阶面边缘接合；所述各部件接合后均外表面平齐，板间接缝无槽；所述主体、上尾板、下尾板、底板上均设有若干个测压孔；该模型大大减轻模型重量，便于搬运和调整；同时还便于内置安装测量仪器，可避免因外置测量仪器而产生扰流，对实验数据造成干扰，并可替换上、下尾板，进行对比研究。

主权项：1.一种用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型，其特征在于，包括主体、上尾板、下尾板、底板；所述主体为空腔体，其空腔空间用于安置电子压力扫描阀；主体底面以及尾部的上端均设有开口；所述底板与主体底面开口边缘接合，所述上尾板与主体尾部上端开口边缘接合；所述主体尾部的下端设有台阶面，所述下尾板与台阶面边缘接合；所述底板与主体底面开口边缘、上尾板与主体尾部上端开口边缘、下尾板与台阶面边缘接合后的外表面均平齐，板间接缝无槽；所述主体、上尾板、下尾板、底板上均设有若干个测压孔；所述上尾板、下尾板、底板与主体的接合方式均为螺丝连接，多组上尾板、下尾板的倾斜角不同，且可互相替换；所述测压孔内插有管嘴套环；底板上固定有支撑柱；所述支撑柱有四个，对称固定于底板的四个角端；所述主体尾部下端的台阶面上设有多个条形通槽；测压时，在主体与底板之间的腔室内安装电子压力扫描阀的测压模块，测压模块含有多个压阻传感器，压阻传感器通过多条细软管分别与测压孔的管嘴套环连接；所述电子压力扫描阀外接计算机，当测压模块处于测量状态时，由计算机上的软件程序控制测压点选通接口，按规定的采样频率和采样持续时间分别与测压模块不同压阻传感器相连，压阻传感器信号经低通滤波器处理变换后存入计算机，待一个模拟工况全部数据测完后，再存入计算机中等待处理。

全文数据：一种用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型技术领域本发明涉及汽车空气动力学技术领域，更具体地，涉及一种用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型。背景技术汽车空气动力学是空气动力学的一个重要分支，随着中国汽车工业的发展，汽车空气动力学的作用日益突出。通过风洞实验采集气动力、表面压力、流场信息等数据，是目前汽车空气动力学研究的基础性数据，由于实验采集的数据的工况多，需要多次对模型的姿态进行调整。钝体模型是国际上进行汽车空气动力学研究时用的类车体模型，目前在对该模型进行加工时，一般是整体式的实心模型。显然，在风洞试验时，因为模型是整体实心，测量表面压力时的压力阀只能通过引线安装到车体模型外面，从而会造成物体扰流，干扰测量数据；整体实心的模型多次搬动调整，也费时费力；模型安装时也没有考虑到与天平测量系统连接后，如何消除模型受风后上下的窜动问题。这些问题的存在，使得试验误差增大，劳动强度和时间消耗增加。发明内容本发明要解决的技术问题是针对现有技术不足和缺陷，提供一种用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型，改变了目前整体实心的加工制作方法，不仅能方便测试仪器安装，省时省力，还能增加多种工况下模型结构变化研究需要，更能消除模型受风后上下窜动产生的数据误差。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型，包括主体、上尾板、下尾板、底板；所述主体为空腔体，其空腔空间用于安置压力扫描阀；所述的主体底面以及尾部的上端均设有开口；所述底板与主体底面开口边缘接合，所述上尾板与主体尾部上端开口边缘接合；所述主体尾部的下端设有台阶面，所述下尾板与所述台阶面边缘接合；所述各部件接合后均外表面平齐，板间接缝无槽；所述主体、上尾板、下尾板、底板上均设有若干个测压孔。进一步地，所述上尾板、下尾板、底板与主体的接合方式均为螺丝连接。进一步地，所述螺丝连接的连接件为沉头螺钉或沉头螺栓。进一步地，所述测压孔布置于模型各部件的一侧。进一步地，所述测压孔内插有管嘴套环。进一步地，所述模型还包括固定于底板上的支撑柱；所述支撑柱有四个，对称固定于底板的四个角端。进一步地，所述的支撑柱为空心管，其径向方向还开有一螺纹孔。进一步地，所述主体尾部下端的台阶面上设有若干条形通槽。进一步地，所述条形通槽可固定各种附加扰流器。进一步地，所述模型包括多组倾斜角不同，且可互相替换的上尾板、下尾板。本发明的有益效果为：1.本发明所提供的用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型的主体为空腔体，大大减轻模型重量，便于搬运和调整；同时还便于内置安装测量仪器，可避免因外置测量仪器而产生扰流，对实验数据造成干扰。2.本发明所提供的钝体拆分结构模型由各个部件拼接而成，易于加工且损坏后易更换，各部件拼接面平整，符合车身的平滑度要求，减少试验误差。3.本发明所提供的用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型的上尾板与下尾板拆装轻便，并可替换为背面倾斜角不同的上、下尾板，可模拟各种不同背部及尾部造型，进行对比研究，并且只需一个主体即可配合多个上、下尾板使用，节省成本。4.本发明所提供的用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型的各组成部分表面平整，且均设有若干测压孔，便于实现对车辆上下表面压力的精确测量。5.本发明所提供的用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型，其主体尾端可安装各种附加扰流器，以用于研究不同流场情况下模型的表面压力。6.本发明所提供的用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型的底板上安装支撑柱，可以与天平测量系统的支柱进行配合，将模型牢牢固定于天平上，可保证进行风洞试验时，模型保持稳定的状态，准确测量气动力。附图说明图1是本发明提供的用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型示意图；图2是本发明提供的用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型示意图；图3本钝体拆分结构模型的主体结构示意图；图4本钝体拆分结构模型的主体结构示意图；图5为不同上、下尾板安装于主体尾部的效果图；图6为支撑柱结构示意图。具体实施方式下面结合附图以及实施例对本发明作进一步说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。实施例1一种用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型，如图1、2所示，包括主体1、上尾板2、下尾板3、底板4、支撑柱5；如图3所示，所述主体1为四方体空腔体，其空腔空间用于安置压力扫描阀；所述的主体1底面以及尾部的上端均设有开口；所述底板4与主体1底面开口边缘接合，所述上尾板2与主体1尾部上端开口边缘接合；所述主体1尾部的下端设有台阶面，所述下尾板3与所述台阶面边缘接合；所述各接合处均形成平整的外表面。本实施例中，所述上尾板、下尾板、底板与主体的接合均采用螺丝固定方式，如图3、4所示，主体尾部上端设有5个可与上尾板进行固定的螺纹孔；主体尾部下端设有6个可与下尾板进行固定的螺纹孔；主体底部设有8个可与底板进行固定的螺纹孔；上述固定处所用的连接件间均采用沉头螺钉或沉头螺栓，这样可以尽可能保持模型表面平整，不会因连接件凸起而产生扰流，影响实验精确度。本实施例所提供的发明的具体工作方式如下：组装完成的钝体拆分结构模型置于风洞实验专用的的天平测量系统上，该天平测量系统的设有一应变天平，应变天平由于具有质量轻、体积小、适用性强、成本低等优点在汽车风洞中被广泛应用，应变天平的的弹性元件上贴有应变片，当受到气动力的作用时，应变片发生变形，应变片输出的信号根据其变形程度而发生改变，由此可对气动力及气动力矩进行测量。之后，固定完成的模型在风洞试验室内接受各种模拟工况的测试并进行数据采集。所述模型的上尾板2、下尾板3安装于主体尾部之后均具有一倾斜的外表面，这种倾斜的表面是对于普通乘用车尾部形状的仿真，整个主体尾部与上、下尾板的接合还原了例如后窗台板、后围上盖板、后挡板、后翼子板、后裙板、行李舱盖等结构，风洞所产生的气流经过模型尾部时会产生极其类似于汽车在真实工况中行驶时尾部气流的流场。所述模型的主体1、上尾板2、下尾板3、底板4上均设有若干个测压孔6，这些测压孔6内均插有管嘴套环，管嘴套环通过可溶胶粘在测压孔6内，每一个测压孔6内布置的管嘴套环即为一个测压点，通过对这些测压点进行测量即可大致得到所处工况下车辆表面压力，测压孔6布置于模型各部件的一侧，因模型对称，故只需测得一侧数据即可。具体测压方式如下：在主体1与底板4之间的腔室内安装了电子压力扫描阀的测压模块，该测压模块含有若干个压阻传感器，各传感器通过多条细软管分别与测压孔空6的管嘴套环连接；所述电子压力扫描阀外接计算机，当测压模块处于测量状态时，由计算机上的软件程序控制测压点选通接口，按规定的采样频率和采样持续时间分别与各测压模块不同传感器相连，此时的传感器信号先经低通滤波器处理，变换后存入计算机内存内，待一个模拟工况全部数据测完后，再存入计算机硬盘中等待处理。如此一来，关于模拟工况中车辆上下表面各处的表面压力即可完成采集。基于上述测压方式，所述钝体拆分结构模型在结构上有相应的设计予以配合：如图3所示，首先主体1为四方体空腔体，由底板4、上尾板2进行封闭，这样可以将压力扫描阀的测压模块固定于凹腔内部的底板面上；其次所述主体尾部上端所设凹腔与主体底部所设凹腔相通，这样一来连接压力扫描阀测压模块的细软管就可以无阻碍地连接上尾板测压孔6内的管嘴套环；同时虽然下尾板3不与主体空腔贯通，但其所接合的主体尾部下端的台阶面上设有若干条状通槽7，连接扫描阀测压模块的细软管可以穿过这些通槽再连接下尾板3上测压孔内的管嘴套环。上述测量方式的优点在于，其基于本发明提供的钝器模型主体是四方体空腔体结构，将测压阀布置在空腔内，多条测压用的细软管也密布于主体内部，可避免因测压仪器布置在外侧而发生扰流，干扰试验结果。在所述模型的下尾板3在试验中可取下，而后在主体尾部下端的台阶面上条形通槽7内布置不同的附加扰流器，在主体尾部产生不同的流场，测试各种扰流器所产生的作用，进行对比研究；同时上尾板2、下尾板3的两端与主体的接合面均为竖直平面或水平平面，如此设置的作用在于，避免在流场较敏感的弯折处产生接缝，从而产生较大的试验误差。实施例2本实施例与实施例1的区别在于，本实施例所采用的上尾板或下尾板与实施例1中存在差异，本实施例中的上尾板或下尾板的形状与倾角不同，安装在主体尾部后所仿真的车辆尾部造型不同，如图5所示，21、22、23为不同倾角的上尾板，31、32、33、34为不同倾角的下尾板。本发明提供的模型具有多组可进行替换的且倾斜角不同上、下尾板，即各上、下尾板均可通过相同的螺丝固定方式安装于主体尾部，基于此种固定方式，现实操作中可轻松实现对尾板的更换，如此一来，可以将具有不同倾角的上、下尾板进行两两组合安装便可模拟出多种汽车背部及尾部结构，方便进行对比研究的同时节省了材料，只需一个主体配合各个不同的尾板即可变换为多个模型。实施例3本实施例中提供一种实施例1与实施例2所述的模型的安装方法。在风洞中进行试验时，如果模型安装不牢，极有可能造成试验结果不准确，甚至是意外事故的发生，因此，必须将汽车模型牢固地安装在天平测量系统上。本实施例中，应变天平支撑面上设有4个整齐布置的支柱，同时所述模型底板上设有4个整齐布置的支撑柱5，且支撑柱5为空心柱，能与天平上的支柱以孔轴配合的方式连接，即将天平支撑面支柱分别插入对应支撑柱的孔内即可完成模型的初步固定，但是为了方便安装，模型支撑柱底部孔的直径会比天平支柱直径大2毫米，否则很难将天平4个支柱同时插模型支撑柱底部的孔中，因此这就造成了模型在受到较大的气动力时可能会有轻微的振动，从而导致试验时模型的姿态略偏离初始位置。为了避免上述问题的发生，需要对模型和天平之间设置一刚性连接：如图6所示在支撑柱5径向方向开有一螺纹孔9，通过精敏沉头螺钉与所述的撑柱径向方向的螺纹孔形成螺旋连接，旋合紧后，沉头螺钉末端穿过螺纹孔与径向的天平测量系统的支柱进行压紧，从而形成锁死状态，以防止风洞试验中模型受风力作用后，沿着支柱上下的移动。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

权利要求：1.一种用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型，其特征在于，包括主体、上尾板、下尾板、底板；所述主体为空腔体，其空腔空间用于安置压力扫描阀；所述的主体底面以及尾部的上端均设有开口；所述底板与主体底面开口边缘接合，所述上尾板与主体尾部上端开口边缘接合；所述主体尾部的下端设有台阶面，所述下尾板与所述台阶面边缘接合；所述各部件接合后的外表面均平齐，板间接缝无槽；所述主体、上尾板、下尾板、底板上均设有若干个测压孔。2.根据权利要求1所述的用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型，其特征在于，所述上尾板、下尾板、底板与主体的接合方式均为螺丝连接。3.根据权利要求2所述的用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型，其特征在于，所述螺丝连接的连接件为沉头螺钉或沉头螺栓。4.根据权利要求1所述的用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型，其特征在于，所述测压孔布置于模型各部件的一侧。5.根据权利要求4所述的用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型，其特征在于，所述测压孔内插有管嘴套环。6.根据权利要求1所述的用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型，其特征在于，还包括固定于底板上的支撑柱；所述支撑柱有四个，对称固定于底板的四个角端。7.根据权利要求6所述的用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型，其特征在于，所述的支撑柱为空心管，其径向方向还开有一螺纹孔。8.根据权利要求1所述的用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型，其特征在于，所述主体尾部下端的台阶面上设有若干条形通槽。9.根据权利要求8所述的用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型，其特征在于，所述条形通槽可固定各种附加扰流器。10.根据权利要求1所述的用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型，其特征在于，包括多组倾斜角不同，且可互相替换的上尾板、下尾板。

百度查询： 湖南工业大学 一种用于汽车风洞实验研究的钝体拆分结构模型

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