1分钟了解汽车缩比模型风洞实验雷诺数相似

2024-03-24 09:36:33· 来源：中国汽研汽车风洞技术

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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