日本无码免费高清在线|成人日本在线观看高清|A级片免费视频操逼欧美|全裸美女搞黄色大片网站|免费成人a片视频|久久无码福利成人激情久久|国产视频一二国产在线v|av女主播在线观看|五月激情影音先锋|亚洲一区天堂av

  • 手機(jī)站
  • 小程序

    汽車測試網(wǎng)

  • 公眾號

    • 汽車測試網(wǎng)

    • 在線課堂

    • 電車測試

車輛雨水管理性能開發(fā)（2）雨水管理風(fēng)洞試驗介紹

2020-08-14 19:42:12·  來源：中汽中心空氣動力學(xué)實驗室  
　
每年6月，隨著梅雨季的開始，我國南方陸續(xù)進(jìn)入降水集中期。而今夏汛情尤為特別，不僅天氣氣候形勢復(fù)雜，極端事件頻發(fā)，南方地區(qū)還出現(xiàn)多輪大范圍持續(xù)性強(qiáng)降雨，
每年6月，隨著梅雨季的開始，我國南方陸續(xù)進(jìn)入降水集中期。而今夏汛情尤為特別，不僅天氣氣候形勢復(fù)雜，極端事件頻發(fā)，南方地區(qū)還出現(xiàn)多輪大范圍持續(xù)性強(qiáng)降雨，北方的暴雨、大暴雨、特大暴雨的預(yù)警也接連不斷，給出行帶來嚴(yán)重影響。雨天行車，路面濕滑、能見度差，行車安全是重中之重。雨天行駛安全性能除了剎車性能、密封性能等關(guān)注點(diǎn)較高的性能之外，水管理性能也十分重要。如何減少側(cè)窗水漬對視野的阻擋？這就是水管理提出的問題。
 
1. 前言
 國際上對雨水管理問題的研究由來已久，其已經(jīng)成為汽車性能開發(fā)中成熟的一環(huán)。近年來，雨水管理問題在國內(nèi)不斷升溫，成為戰(zhàn)略性和前瞻性研究，獲得的投入不斷增加。汽車雨水管理性能是一種視野安全性能：雨天等惡劣天氣行車，雨水在車窗上滯留，形成點(diǎn)狀、片狀等水漬，扭曲駕駛員視線，視野清晰度下降，從而對安全駕駛形成重大隱患。在上一篇文章里（車輛雨水管理性能開發(fā)（1）水管理仿真模型介紹）我們講解了用于雨水仿真的部分主流模型，本篇我們將基于公開發(fā)表的文獻(xiàn)，介紹環(huán)境風(fēng)洞中的水管理試驗。
 
圖1 車輛表面雨水污染[1]
 
2. 雨水管理試驗綜述
水管理屬于汽車外表面污染物管理（Exterior Water Management，簡稱EWM），該領(lǐng)域始于對飛機(jī)外表面的雨水沉積的研究。為了減少因強(qiáng)降雨而導(dǎo)致飛機(jī)著陸的事故發(fā)生的概率，從上世紀(jì)80年代初開始，Luers J和Haines P [2][3]研究了飛機(jī)和車輛外表面的雨水沉積，90年代之后，用于燃油系統(tǒng)中液膜模擬的模型被引入EWM。這些在早期出版物中介紹的建模方法至今仍應(yīng)用在在汽車水管理中。
2.1 
通用汽車在1998發(fā)表文章中進(jìn)行了風(fēng)洞試驗和仿真對標(biāo)工作[4]，該試驗巧妙利用了鹽水來顯示雨水軌跡。實驗前，用鹽水噴灑擋風(fēng)玻璃，經(jīng)過水的沖刷，殘留在擋風(fēng)玻璃上的鹽渣被雨刮器清洗帶走，留下了一條非常明顯的痕跡。
 
圖2 鹽漬試驗結(jié)果[4]
試驗顯示，主要溢流發(fā)生在玻璃頂部，車窗上半部分被污漬遮擋。模擬和試驗均表明，雨水溢流集中在A柱的上部四分之一。遺憾的是，該文章并未對風(fēng)洞條件和汽車狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)介紹。
2.2
Gaylard A P 等在文章中對試驗條件進(jìn)行了詳細(xì)說明[5]：實驗在MIRA-CWT2中進(jìn)行, MIRA-CWT2風(fēng)洞噴口可調(diào)節(jié)，該實驗中噴口面積為2.5m2。
 
圖3 車輛與噴口大小關(guān)系（MIRA-CWT1 噴口面積2.5m2）
圖片來源 https://www.horiba-mira.com/facilities/climatic-wind-tunnels/climatic-wind-tunnel-cwt-one/
噴嘴出口前2.3米處安裝雨柵，雨柵中心距地面1.27米，如圖4。雨柵中心線高度與外部后視鏡玻璃的中心高度相對應(yīng)。雨柵寬0.684 m，高0.855 m，帶有13個噴嘴。試驗風(fēng)速為100km/h（60mi/h）。雨水管網(wǎng)通過渦輪流量計、顯示器和流量控制閥連接到總水管上。總水管的壓力約為2.07bar，流速為3.5升/分鐘。為了消除初始流量超調(diào)的困難，在實驗之前，使用夾具打開和關(guān)閉流量，并設(shè)置流量控制閥。測試時，車輛安裝在雨柵后面4.0米處，方向盤中心線與雨柵中心對齊，無偏航。每次試驗后將A柱附近表面擦干，以減少A柱濕潤對液膜運(yùn)動的影響。雨刮器擦拭速度為1.18次/秒。水滴粒子平均值為0.173mm，方差為7.94×10−9 m。
 
圖4 雨柵結(jié)構(gòu)[5]
該試驗特別之處還在于對通過某一豎直截面的雨滴流量進(jìn)行了測量：試驗在空風(fēng)洞內(nèi)進(jìn)行，在位于雨柵下游5.63 m的平面上的36個位置收集雨水（將四個雨量器陣列移動到9個不同的位置）。結(jié)果如圖5所示，可以看出，最大的水量通量剛好在最小雨柵高度以上。由于該實驗中雨柵的頂部略高于噴氣噴嘴的出口，注入雨柵頂部的水滴會由于重力而下降，然后被噴射流捕獲并通過測量網(wǎng)格平流。實驗還顯示了不對稱程度，該不對稱度可能是由于實驗和數(shù)值顆粒尺寸分布之間的差異、風(fēng)扇的渦流、采樣誤差等原因。
 
圖5 雨滴流量測量裝置與試驗結(jié)果[5]
2.3
Jilesen J等同樣在Mira-CWT2中進(jìn)行試驗[6]，該試驗條件與2.2中幾基本一致：將車輛定位在通道內(nèi)，使前保險杠位于噴灑格柵下游4m處，車輛偏離中心線以確保了車門后視鏡和無噴射剪切層之間有適當(dāng)距離。雨刷頻率62次/min，總流量為1.24L/min，風(fēng)速為96.6 km/h，試驗車輛為捷豹XE，噴霧網(wǎng)格位于噴嘴出口平面前方2.3m處。該試驗添加了熒光染料，在紫外線照射下不同厚度的液膜可以顯示不同的發(fā)光強(qiáng)度。圖6展示了該實驗結(jié)果。
 
圖6 兩次試驗結(jié)果[6]
根據(jù)圖6顯示，A柱溢流有多個突破點(diǎn)。比較兩幅圖像可以看出：流場中的瞬時變化會導(dǎo)致水流路徑偏差，側(cè)窗玻璃上的水流路徑并不完全一致：溢出位置1和3出現(xiàn)在兩個實驗結(jié)果中，而2只出現(xiàn)在第二次測量中。溢流位置3的水流在兩次試驗之間是一致的，其運(yùn)動方向較為水平。位置1的水流在兩次試驗中有所差別。溢流位置1產(chǎn)生的溪流的厚度在兩次試驗之間基本不變，這表明水流軌跡不是由溢流量決定的。
 
2.4
Kruse N等在FKFS熱風(fēng)洞中進(jìn)行了試驗[1]:FKFS熱風(fēng)洞是一個垂直構(gòu)造的哥根廷型風(fēng)洞，有兩種不同的噴嘴橫截面積：A1=6 m2和A2=4 m2，最大自由流速度分別為v1=210 km/h v2=240 km/h。風(fēng)洞配有一個完整的雙軸壓路機(jī)測功機(jī)試驗臺，具有恒定的滾筒表面粗糙度，以驅(qū)動和制動車輪。該風(fēng)洞能夠通過噴雨網(wǎng)和輪胎前方的特殊噴淋設(shè)備進(jìn)行污染模擬，能夠模擬各種車輛自污染和外來污染。降雨系統(tǒng)流量均勻穩(wěn)定，泵的輸出范圍為0.0072L/h至4.32L/h。泵與注射針相連，針頭固定在恒定位置。
 
該試驗同樣使用熒光染料，染料在短波紫外線下激活，吸收波長范圍為360nm-390nm，發(fā)出波長430nm-470nm。在風(fēng)速分別為80kph、100kph和120kph進(jìn)行試驗，液體的體積流量為70 ml/min，每次試驗至少進(jìn)行60 s。圖7展示了80km/h側(cè)窗玻璃上的水流軌跡演化。從圖中可以看到，水流在10s后已經(jīng)穩(wěn)定，水流軌跡為向后向下的弧線。
 
圖7 各時間點(diǎn)水流軌跡[1]
2.5
下圖同樣為FKFS熱環(huán)境風(fēng)洞實驗結(jié)果[7]，試驗風(fēng)速為80kph。從圖中可以看到，側(cè)窗上部污染較為嚴(yán)重，水流呈向后向下的弧線。
 
圖8 實驗結(jié)果[7]
 
3. 小結(jié)
目前出版物中，有少數(shù)幾篇對試驗過程描述較為清晰，具有參考價值，但仍不足以指導(dǎo)真實水管理試驗。例如降雨強(qiáng)度設(shè)置的合理性、如何評價視野清晰程度、修正小阻塞比對側(cè)面流動的影響等，依然是我們需要解決的問題。中汽中心風(fēng)洞實驗室正在開展水管理標(biāo)準(zhǔn)化研究，以補(bǔ)充行業(yè)內(nèi)相關(guān)開發(fā)與試驗基準(zhǔn)，歡迎業(yè)內(nèi)專家共同研討。
參考文獻(xiàn)
[1] Jilesen J , Spruss I ,Kuthada T , et al. Advances in Modelling A-Pillar Water Overflow[J]. SaeTechnical Papers, 2015
[2] Haines P , Luers J . AerodynamicPenalties of Heavy Rain on Landing Aircraft[J]. Journal of Aircraft, 1983, 20,111-119.
[3] Luers J , Haines P .Heavy rain influence on airplane accidents[J]. Journal of Aircraft, 1983,20(2):187-191.
[4] Karbon K J , Longman S E. Automobile Exterior Water Flow Analysis Using CFD and Wind TunnelVisualization[C]// International Congress & Exposition. 1998.
[5] Gaylard A P , Fagg M ,Bannister M , et al. Modelling A-Pillar Water Overflow: Developing CFD andExperimental Methods[J]. SAE International Journal of Passenger Cars - MechanicalSystems, 2012, 5(2):789-800.
[6]Jilesen J , Gaylard A ,Linden T , et al. Update on A-Pillar Overflow Simulation[C]// Wcx WorldCongress Experience. 2018.
[7] Kruse N , Chen K H .Exterior Water Management Using a Custom Euler-Lagrange Simulation Approach[J].2007, 1.
 
 
分享到：
 
反對 0 舉報 0 收藏 0 評論 0
滬ICP備11026917號-25