1分钟了解汽车缩比模型风洞实验雷诺数相似
汽车缩比模型风洞实验是研究汽车气动力特别是风阻、绕流流场、流动分离及压力分布规律的重要手段。汽车缩比模型风洞实验的对象是与汽车几何相似的缩比模型。根据缩比模型实验获得的气动力规律必须与 1 : 1 风洞试验结果具有互换性,即二者存在简单确定的函数关系。
理论分析表明,汽车风阻应与来流速度、气流密度及粘性、汽车特征尺度相关,可以写成函数:
(1)
其中,L为特征长度,U为来流速度,ρ 为空气密度,μ为空气动力粘性系数。利用量纲分析及PI定理,很容易得到如下函数:
(2)
定义(2)中等号左边和等号右边括号里的部分,则分别有:
(3-1)
(3-2)
式(3-2)为无量纲数,称雷诺数。式(3-1)为无量纲力系数,在保持(2)式的函数关系前提下可变形写成下式(这样的变形可以和流体的动能联系起来):
(3-3)
这样,(2)式可用力系数和雷诺数重新写成函数:
(4-1)
针对汽车风阻,(4-1)可写成人们熟知的函数形式:
(4-2)
根据(4-2)可知,只要满足Re相等,无论用什么样风洞测量,其阻力系数都应是一样的结果,即风洞结果之间有互换性, 说明Re是缩比模型实验需要满足的首要相似参数。值得注意的是,当Re相等时,隐含了模型与原型几何外形的相似。
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