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国内首套汽车整车风洞湍流发生器研制成功

2024-05-10 20:17:34·  来源：中国汽研汽车风洞技术  
　


汽车风洞能产生稳定的风，模拟汽车在均匀流动中的行驶状态。然而汽车在实际道路行驶时则会遇到各种场景，如在超车、会车或经过隧道、桥梁、山峰时，都会遇到忽强忽弱的横风；且真实道路的来流流场湍流度也远大于风洞实验室水平。如何在汽车风洞中研制一套能模拟出大小、方向可调的横风及湍流度变化装置，让汽车风洞试验更接近真实道路状态，是汽车风洞试验的一道难题。


中国汽研风洞中心近两年来开展了横风及湍流发生器装置的研制工作，并于近日研制成功，称为CAERI TUG装置，如图1所示。CAERI TUG装置是一套独立于汽车风洞系统的装置，使用该装置无需对风洞进行大的改造，仅在喷口处安装风洞与装置的接口，就可实现TUG装置的快速安装与拆除，且拆除后，不影响原有风洞的流场品质。


图1  CAERI TUG装置


CAERI TUG装置主体结构由8支翼型并列组成，间隔750mm；每支翼型由1台伺服电机独立控制，控制系统为一个可移动的控制柜，可控制8台电机同步或异步转动，从而实现每支翼型转动振幅和角度独立可调，可在风洞中产生不同流动特征的非稳态流场。该装置工作最高风速设计为120km/h。下图是风速120km/h、振幅±10、频率1Hz的吹风情况。


图2  风速120km/h、振幅±10频率1Hz工况湍流发生器翼型摆动情况



在x=-2000mm，0mm，2000mm三个流向位置上；y=-1000mm～1000mm，间隔200mm；z=1000mm的测点处分别用五孔探针和二维热线探针测量了流场在翼型振幅大小为±10°、频率为1Hz工况下5个振荡周期的平均湍流度以及瞬态速度，结果表明该装置在目前的配置下可以产生跟随性较好的可控横风，且最大湍流度达9.8%。

（注：坐标原点为天平中心，xy平面为天平平面，x轴为气流流动方向，y轴垂直于气流流动方向，z轴垂直于天平平面）


图3  风速120km/h、TUG摆动角度为±10°（1Hz）工况下，风洞流场测得瞬时速度值（测点位置x=-2000, y=0, z=1000）


图4  风速120km/h、TUG摆动角度为±10°（1Hz）工况下，风洞流场测得流向角与TUG摆动角度随时间变化对比（测点位置x=-2000, y=0, z=1000）


图5   风速120km/h、TUG摆动角度为±10°（1Hz）工况下，三个流向位置测得平均湍流强度值随y坐标位置分布


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