【正文】 由于本人的能力有限，搜集的資料不夠全面， 專業(yè)基礎(chǔ)欠佳，在 本 設計 中可能存在著 諸多 不夠完善的地方。 本設計在導師齊曉杰教授的悉心指導和嚴格要求下完成，從課題的選擇到具體的寫作過程，凝聚著齊老師的心血和汗水。在風洞的設計中，通過對所選材料進行校核最終滿足要求。 Pro/E 是美國 PTC（ Paramatria Technology Corporation）公司開發(fā)的機械設計自動化軟件，也是最早實現(xiàn)參數(shù)化技術(shù)商品化的軟件，在全球擁有廣泛的影響。 校核 根據(jù)前面的計算結(jié)果及其滿足實驗的要求，以下對材料進行驗算。風洞由厚度為 20mm 鋼板焊接而成。 根據(jù)式（ ）得風洞所需要的功率為 FpvN 3021111 ???? 風洞風扇電機總 ??? 取 電機? = 風扇? =，則有 FpvN 3021111 ???? 風洞風扇電機總 ??? 23 3 ???????? = 所以風扇的功率為 KWN ??風扇 所以電機的功率為 ?電機N = （ 6） 風機的風量 選定的風機的風量 fQ 應該與通過試驗段的風量相等，即 hmVF tttf / 9 1 2 8 93 6 0 0604 9 3??????? (7) 風機的選取 根據(jù)前面已經(jīng)求得的風機的功率 N 及風機的風量，選擇一臺合適的標準的軸流式風機。 由式 （ ） 推出風洞所需要的功率： FpvXN 3021111 ???? 風洞風扇電機總 ?? () 現(xiàn)只要求出風洞每一段的當量損失系數(shù)，就可以求出風洞的能量比。將 （ ） 代入 （ ） 式，考慮到 FpvN 0??風扇? 則有 01X k??風洞 （ ） 20 可見，風洞的能量比是風洞損失系數(shù)的倒數(shù)。 E 和 I 為輸入電機的電壓和電流。這種損失來自幾個方面。 （ 2） 收縮段出口的氣流要求均勻、平直而且穩(wěn) 定。一般的參數(shù)范圍為 l/M=5～ 10； M=5～ 30CM。收縮比定義為收縮段入口面積與出口面積之比，即穩(wěn)定 段與試驗段面積之比。如果來流不均勻，則收縮段出口的氣流也是不均勻的，紊流度也比較高，甚至可能存在大的漩渦。 下圖為導流片改善流動狀態(tài)的情況如圖 所示： （ a）沒有導流片 （ b） 有導流片 圖 拐角流動的速度分布 下圖為導流片的剖面形狀及其導流片的性能如圖 、表 所示： （ a） 圓弧型 （ b） 圓弧帶直線型 （ c）翼剖面型 圖 導流片的剖面形狀 表 各種導流片的性能 17 剖面形狀 最佳間距比 （ CD ） 損失系數(shù) K Re（ C 為特征長度） 圓弧型 左右 40000 左右 圓弧帶直線型 左右 40000 左右 翼剖面型 左右 40000 左右 此外，在選擇導流片時，要根據(jù)實際情況選擇相應的導流片。氣流經(jīng)過拐角是容易發(fā)生分離，出現(xiàn)很多漩渦，因而使流動不均勻或發(fā)生脈動。管道的截面形狀、擴散比以及壁面粗糙度等 16 也有影響。所以有： mm1 8 0 03 6 055BB 10 ???? ； mmB 49218002165921659H00 ????； （ ） mm4 6 0 09 2 055L1 1 ???? ； 擴壓段 擴壓段也稱擴壓器或擴散段。一般地板的長度為模型長度的 5～ 7 倍，寬度至少為模型寬度的 2 倍。 試驗段截面氣動外形的選擇 對于汽車實驗風洞，選擇試驗段截面氣動外形的原則是：在滿足試驗要求的前提下，采用最小的截面面積 ，以減小風機驅(qū)動功率；在給定截面積的情況下，其截面特性應盡可能有利于復現(xiàn)汽車模型的繞流特性，以使風洞的洞壁干擾降至最低。 （ 3） 試驗段風速。 （ 2） 限制試驗段洞壁對流場的干擾 為了限制洞壁的干擾影響，美國汽車工程師協(xié)會制訂了“汽車風洞試驗準則規(guī)范”。為了保證氣流經(jīng)過拐角時改變流動方向而不出現(xiàn)分離，四個拐角都必須安置拐角導流片； （ 5） 風扇； （ 6） 電機。 本課題采用的模型尺寸 根據(jù)實驗需求，模型尺寸 1： 5 比例尺寸，實驗車型選擇長安轎車 —— “志翔”作為試驗車，該車的基本參數(shù)如下表 、圖 所示； 10 基本參數(shù) 長 /寬 /高 （ mm) 4600/1800/1475 軸距 （ mm） 2650 輪距 （ 前后 ） （ mm) 1500/1487 最小離地間隙 （ mm) 138 油箱容積 （ L) 58 表 圖 對于本文的研究，空氣密度 3/ mKg?? ,大氣壓力為標準大氣壓，試驗風速v=60m∕s,模型特征長度 L=920mm,空氣粘度 25 /10 1 .7 8 9 4u msN ??? ,則對應的雷諾數(shù)為： 653 ??? ?????? ? ? ?? （ ） 本章小結(jié) 本章主要介紹了風洞實驗的類型及其設備，風洞實驗的準則與規(guī)范，汽車風洞試驗模型。 為了滿足雷諾數(shù)相似要求，通常要求基于汽車模型長度的雷諾數(shù)不小于? ，該值被稱為臨界雷諾數(shù)。 （ 2） 實驗模型與實際汽車幾何形狀相似，模型既要保證幾何尺寸的精度，又要具有一定的剛度。 汽車風洞實驗的準則與規(guī)范 汽車風洞 實驗概述 汽車風洞實驗是將汽車或者汽車模型安置在汽車風洞中，開啟風洞產(chǎn)生固定速度的風，采集固定風速下汽車受到的氣動六分力數(shù)據(jù)，進過數(shù)據(jù)處理得到六分力系數(shù)；也可以采集汽車車身表面氣動力等數(shù)據(jù)，獲得車身表面壓力分布；或者借助某些流動顯示和測量手段，對汽車周圍流動進行顯示和測量。為此，在進氣口前邊加裝一個流線型旋轉(zhuǎn)體，既消除了氣流分離，又使兩個繞流流譜相似。 （ 7）數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng) 進行風洞試驗時，使用低電平數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 它由信號調(diào)節(jié)器、多路開關(guān)、低電平放大器、采樣 — 保持器、數(shù) 模（ A/D）轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)記錄裝置及微型計算機等組成。 ② 氣流靜壓測量 在氣流場中某一點處放置一靜壓管，就可以測出該點的靜壓強。 6）選擇精度、準確度較高的氣動力天平。圖 所示。 汽車風洞實驗的類型及設備 汽車實驗風洞 汽車風洞是進行汽車空氣動力學實驗的主要設備，它實際是一個按照一定要求建造的管道，并利用動力裝置等設備在管道中產(chǎn)生可以調(diào)節(jié)的氣流，使風洞試驗段能模擬或基本模擬大氣流場的狀態(tài)，以供汽車進行空氣動力學實驗的研究。為了我國汽車工業(yè)更好地發(fā)展，就必須對國內(nèi)的汽車風洞實驗設備進行充分掌握，改進試驗設備，完善試驗技術(shù)，提高試驗精度。為了適應汽車氣動噪聲的研究，大量的汽車風洞經(jīng)過改進以便能進行氣動噪聲試驗，部分新建的汽車風洞直接就定位建設低噪聲的汽車風洞。航空空氣動力學試驗規(guī)定風洞試驗的阻塞比（ Blockage ratio）： 162。為整個社會經(jīng)濟騰飛作貢獻。對于交通 工具來說，改善汽車等交通工具的空氣動力學特性，將是降低汽車燃油消耗，節(jié)省能源的重要方式。 And car wind tunnel is the main task of the air flowing through the body right simulation of the surface flow pattern to get accurate experimental data， Experimental data accurate or not decided the aerodynamic shape design of success or failure。 進行汽車研究，汽車風洞是必不可少的試驗設備。汽車風洞建設對汽車空氣動力學發(fā)展意義重大，沒有汽車風洞，也不能很好推動整個國 家的汽車工業(yè)向前發(fā)展。 So， Car in wind tunnel experiments can promote the air dynamics research， For automotive aerodynamics research will be able to give our country to bring the huge fuel savings， Has the very big economic benefit and social benefit。進行汽車研究，汽車風洞是必不可少的試驗設備。其次從社會角度出發(fā)：為了滿足行業(yè)的需要、為了汽車工業(yè)的發(fā)展、為了科學研究技術(shù)作貢獻。 =A/AN。 近年來，隨著汽車風洞試驗技術(shù)的提高，汽車風洞的試驗設備也不斷提高。 本課題設計研究內(nèi)容、研究技術(shù)路線 本課題設計研究內(nèi)容： 1）進行 1:5 小型車模擬風洞實驗室平面布局設計； 2）進行風機選擇和校核，前后穩(wěn)速倉柵設計，測試倉設計，測試臺設計，環(huán)狀風道設計， P 型引風口設計，臺架支撐結(jié)構(gòu)設計； 3）根據(jù)設計系統(tǒng)進行 校核； 4）繪制設計系統(tǒng)總圖和上述部分的結(jié)構(gòu)裝配圖、零件 圖。 目前世界上的汽車實驗風洞很多，按照試驗段氣流循環(huán)形式來分，可以分為回流風洞和直流 風洞兩種。 6 （ A） （ B） （ C） 圖 風洞試驗段形式 A）開式 B)閉式 C)半開式 按照試驗段尺寸分類，可分為試驗段尺寸幾十毫米的微型低速風洞，試驗段尺寸為 1～ 的小型低速風洞，試驗段尺寸為 2～ 4m 的中型低速風洞，試驗段尺寸 8m以上的大型低速風洞。 （ 3）氣流參數(shù)測量儀器 1）壓強測量儀器 壓強測量儀器主要是壓強計、測壓傳感器及壓強傳導裝置。實驗前，必須對靜壓管都進行校準。 汽車風洞實驗模型 模型尺寸 風洞試驗模型根據(jù)選用的風洞試驗段尺寸采用 3： 1： 1： 1： 1： 1等比例尺寸。 （ 2）模型結(jié)構(gòu) 模型的結(jié)構(gòu)與汽車結(jié)構(gòu)差異較大，一方面模型結(jié)構(gòu)要盡量簡單，另一方面模型 8 除了用于測定整車的空氣動力特性外，還用于測定各 總成、部件對空氣動力特性的影響，因此，模型最好采用可拆卸式的組合結(jié)構(gòu)。 汽車風洞實驗，有定量實驗和定性實驗。模型按幾何比例縮小，并具有足夠精確的細部模擬，以保證各個重要的局部流場的真實模擬。除雷諾數(shù)效應外，在高速氣流試驗的情況下，還存在壓縮性的問題，但對汽車風洞實驗可認為不存在壓縮性的影響，因此可在此條件下進行汽車空氣動力學實驗。為以后的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。電機一般裝在整流罩內(nèi)，但是也可以裝在風洞外，用長軸傳入而帶動風扇旋轉(zhuǎn)； （ 7） 整流罩。 （ 3） 實驗雷諾數(shù)與實際雷諾數(shù)相似。對風速的要求主要來自雷諾數(shù)。以下是可供選擇的風洞試驗段截面形狀，如圖 所示。 （ 3） 非對稱切角尺寸 汽車實驗風洞多采用沿軸向呈線性變化的切角填塊來消除洞壁邊界層位移厚度對流場軸向壓力梯度的影響。擴壓段的作用是把氣流的動能變成壓力能。如果擴散角過大，雖然可以縮短擴壓段長度，但在洞壁上容易發(fā)生氣流分離，造成很大的氣流損失，不僅使擴壓效率降低，而且會影響氣流品質(zhì)。因此必須裝拐角導流片，目的是防止分離和改善流動。 迴流段 在風洞管道中，風扇系統(tǒng)后至第三拐角和第一二拐角之間的迴流段，經(jīng)常仍采用擴張管道，因此也是一個擴壓段。因此，氣流進入收縮段之前，必須經(jīng)過一個穩(wěn)定段，以及蜂窩器等，使氣流變得均勻，從而保證