[发明专利]一种用于汽车模型流固耦合实验的可变侧风装置及其试验方法

说明书

本发明公开了一种用于汽车模型流固耦合实验的可变侧风装置，驱动电机；以及蜗杆，其与驱动电机的动力输出端相连接；蜗轮，其分别与蜗杆和第一齿条相啮合；第二齿条，其与第一齿条平行间隔设置；两个齿条滑块，其分别固定在风洞洞口外侧，两个齿条滑块与第一齿条和第二齿条滑动设置；两个导流装置，其设置在第一齿条和第二齿条之间，导流装置包括：两个第三齿轮，其分别与第一齿条和第二齿条相啮合；导流板，其固定在两个第三齿轮之间。本发明还公开了一种用于汽车模型流固耦合实验的可变侧风装置的试验方法，通过改变导流板角度和风洞来流速度，从而保证车速和侧风速度满足试验要求。

技术领域

本发明涉及汽车风洞试验技术领域，更具体的是，本发明涉及一种用于 汽车模型流固耦合实验的可变侧风装置及其试验方法。

背景技术

随着世界经济的飞速发展，人们的生活节奏也逐渐加快，汽车的车速也 随之提高，因此汽车流固耦合问题对汽车行驶的安全性也越来越严重。在汽 车高速行驶时，在强侧风的作用下，作用在车辆的气动力和气动矩会急剧增 加，影响行驶安全。研究结果表明风洞试验环境和真实道路环境是存在差距 的。SAE J2071标准推荐的风洞实验室的湍流度要小于0.5％，而真实道路上 的湍流度一般大于2％，平均5％，最大为10-20％。而是否考虑道路湍流分析 获得的减阻优化的结果不同，通常在风洞试验中，低湍流度的条件下高估了一些减阻方法或气动部件的效果。因此将风洞的湍流度无限逼近真实的道路 情况，能够获得更为精确的结果。同时，在风洞进行流固耦合问题的研究时， 需要对不同的侧风进行分析，如阶跃，正弦侧风等。但现有的风洞采用的是 将试验段汽车偏转一个角度，模拟侧风的形式。这样将试验段进行一定转角 的方式只能测试一定值的侧风情况，而无法满足实际形式工况下不断变化的 侧风。

中国专利文献CN209446253U，公开了一种电动可调式汽车风洞试验模 型支撑装置，包括：支撑架；以及导轨，其两端具有两个平行凸起，侧面设 有凹槽，并沿着所述支撑架的轴向固定在所述支撑架上；电机，其固连于所 述导轨下端的凸起；丝杠，其可旋转的支撑在所述导轨的两个凸起之间；支 撑座，其中心具有通孔，套设在所述丝杠上；丝杠螺母，其固定在所述支撑 座的上表面或者下表面，所述丝杠螺母和丝杠螺纹配合；锁止螺母，其设置 在所述凹槽内，能够沿着所述凹槽移动；弹簧片，其固定在锁止螺母侧面， 并且呈现弧形半包围所述锁止螺母；U型支架，其固定在所述支撑座的下表 面或者上表面，并且外伸端具有通孔。本实用新型具有高度电动调节、准确 调节、适用性广泛等特点。

中国专利文献CN109141804A，公开了一种用于汽车风洞天平支杆的锁 紧机构，其包括：固定套筒，其上设置有与其固定连接的基座；布置在固定 套筒内部的活塞，活塞上设置有与其固定连接的锁紧套筒，锁紧套筒内开有 导槽；设置在活塞与基座之间的弹簧；开设在固定套筒上的压缩气体通道， 活塞能够在压缩气体的推动下与固定套筒相对运动；球形卡钳，其上设置有 与其固定连接的固定销，球形卡钳围绕固定在基座上的摆动轴摆动，固定销 在导槽内引导；当通过压缩气体通道加载压缩气体时活塞通过锁紧套筒的导 槽带动固定销，球形卡钳围绕摆动轴摆动而进入解锁状态；当通过压缩气体 通道卸载压缩气体时活塞通过锁紧套筒的导槽带动固定销，球形卡钳围绕摆 动轴摆动而进入锁紧状态。

通过上述专利文献的描述可知，目前国内现有的汽车风洞的专利大体针 对汽车试验平台或者汽车风洞天平方面，缺少适用于模拟流固耦合试验的侧 风变化装置。

发明内容

本发明的目的是设计开发了一种用于汽车模型流固耦合试验的可变侧风 装置，通过在风洞口处增设导流板，对侧风进行实时模拟，并且通过导流板 和蜗轮、蜗杆和齿条的配合在最大程度上模拟真实的道路条件情况。

本发明的另一个目的是设计开发了一种用于汽车模型流固耦合试验的可 变侧风装置的试验方法，根据不同试验所需的不同侧风条件，改变导流板角 度和风洞来流速度，从而满足车速和侧风速度的要求。

本发明提供的技术方案为：