汽车空气阻力系数C_D值的测试

汽车空气阻力系数C_D值的测试 Vol.14 No.2公 路 交 通 科 技1997年6月 JOURNALOFHIGHWAYANDTRANSPORTATIONRESEARCHANDDEVELOPMENT 汽车空气阻力系数CD值的测试 周锋 钟声龙 姚锡凡 (华南理工大学 广州 510641) 提要 论述现用风洞试验测试汽车空气阻力系数存在的问题,?? 介绍一种新的汽车空气阻力系数测试方法。 关键词 汽车 空气阻力系数 测试方法 TestingontheCDValueofAutomobile AirResistanceCoefficient ZhouFeng (SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou) Abstract Problemsexistdintestingtheairresistancecoefficientofautomobilebyusingt hepresentwindchanneltestareexpounded,andanewmethodfortestingtheautomobileairresistancecoefficientisintroducedinthispaper. Keywords Automobile Airresistancecoefficient Testingmethod ——————————————————————————————————————————————— 1 汽车空气阻力系数CD值用风洞试验存在的问题 无论 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 一种新车型还是对已有车辆进行改装设计,都希望设计得到汽车有较小的空气阻力系数CD值,以达到汽车使用中节省燃油的目的。 现用的汽车空气阻力系数CD值的测试方法是进行风洞试验,用汽车原型或汽车模型在风洞中进行空气阻力系数的测试。风洞试验的投资费用太大,在新车型设计时往往采用缩小的汽车模型在风洞中进行试验。汽车模型往往缩小尺寸为原型的1/n。模型试验的模型与原型必须做到几何相似与空气动力学相似,才能获得准确的试验结果。然而,几何相似容易做到,空气动力学相似就很难做到,这是因为,空气动力学相似要求模型在风洞中试验时与汽车在道路上实际行驶情况下的雷诺数应相等。即 Re=vaLa??avmLm??m=am(1) 式中:La和Lm为汽车和模型的长度;va和vm为汽车行驶速度和风洞中空气的速度;??a和??m??:男, 46公路交通科技 1997年 第2期 为大气和风洞中空气的密度;??a和??m为大气和风洞中空气的粘滞系数。 若模型的尺寸为实际汽车尺寸的n分之一,而两种情况下??和??相同,要维持雷诺数Re值不变,只能提高风洞中空气的流速,使vm=nva,这是不易做到的。 在风洞试验中还要注意到道路 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面工况的相似。汽车沿道路行驶——————————————————————————————————————————————— 时,空气相对于路面的速度为零(假设无自然风时),在路面上不存在边界层。而在风洞中,空气相对于模型或原型支承面有运动,从而形成了边界层。这也会产生CD值的测试误差。 根据模型风洞试验实践得知,模型风洞试验中测得的汽车空气阻力系数CD值误差较大,一般为10%,20%,最大误差可达40%。故为了较准确地测试汽车空气阻力系数CD值,人们往往建造大型风洞,对实际的原型汽车进行空气阻力系数CD值的测试,这样投资太大。我国目前所有汽车制造厂和汽车研究所以及有关大专院校都没有进行风洞试验的设备,要进行一种汽车的空气阻力系数CD值的测试,必须不惜人力、物力、财力在航天航空部门为数很少的风洞试验场进行,路程遥远,很不方便。因此,很多汽车厂的产品在定型试验中如此重要的汽车性能参数CD值往往被忽略,不再测试。 2 用汽车行驶功率平衡法来测试汽车空气阻力系数CD值 汽车在道路上行驶的功率平衡式为 Pd=Pf+Pw+Pi+Pj(2) 式中,P轮为汽车驱动车轮输出功率,kW;Pf为汽车滚动阻力消耗的功率,kW;Pi为汽车行驶时路面坡度阻力消耗的功率,kW;Pj为汽车行驶时加速阻力消耗的功率,kW。 Pf=Ga?f?va/3600 Ga为汽车总重力,N;f为轮胎与路面间的滚阻力系数;va为汽车行驶速度,km/h;Pw为汽车行驶时空气阻力消耗的功率,kW。 Pw=CDAv3a/76140(3) ——————————————————————————————————————————————— 式中,CD为汽车空气阻力系数;A为汽车迎面面积,即汽车行驶方向的投影面积,m2,A=H?B;H为汽车总高,m;B为汽车轮距,m。 测试前的准备工作是:??选择试验路段,要求平直的水泥路面为好(适度的坡路面也可以,但必须测出道路坡度值),路面状况良好(平整无凹坑和凸块);??制作汽车油门踏板限定位置机构;??检查被测试汽车的技术状况(保养汽车,并给各轮胎充气到规定气压值,要求轮胎花纹正常)。 测试工作的进行:??测量汽车各轮胎气压值;??测量汽车总高度H值和轮距B值;??称量汽车总重力Ga值;??试验路段现场测量风向风力;??测试车辆当油门踏板在某固定位置行驶时此工况的最大稳定车速值va(用变速器变换使用档位,同一油门踏板位置可得几个相应工况的最大稳定车速值va);??回到实验室内在汽车底盘电涡流测功机上,按道路试验测得的车速va(相应使用档位和油门踏板位置),测出汽车驱动车轮的该工况最大输出功率值;??计算各车速点对应的汽车滚动阻力消耗的功率值和道路坡度阻力消耗的功率值,由式(2)计算得Pw值(此时Pj=0),再由式(3)得汽车空气阻力系数CD值的计算式(4)算得CD值。 3CD=76140Pw/H?B?va(4) 由不同档位得到的不同va值均可算得CD值,会有误差,再由试验方法进行修正CD值。3 测试实例 汽车空气阻力系数CD值的测试——周峰等47 有帆布车箱,车厢尾敞开。 ——————————————————————————————————————————————— 2.汽车有关参数:汽车测试时总重力Ga=17550N,汽车总高度H=2.3m,轮距B= 1.42m,轮胎气压p前=3.8kg/cm2,p后=5.8kg/cm2; 3.某油门限位下,用?档行驶测得最大稳定车速为63.5km/h;用?档行驶测得最大稳定车速为73.6km/h;用?档行驶测得最大稳定车速为74.5km/h(行驶路段路面坡度为零计)。 4.在汽车底盘电涡流测功机上测得相应工况的汽车驱动车轮输出最大功率分别为13.3kW、17.89kw和18.44kw。 5.测得汽车空气阻力系数CD见表1 表1档 位 ? ? ? v63.573.674.513.3017.8918.446.1917.1767.2647.10910.71411.1760.647 30.62650.6301 6.对测试计算得出的汽车空气阻力系数CD值,必要时可通过试验的方法进行修正(修正CD值的试验方法在该发明专利申报时作为暂时不公布内容,在此请读者见谅)。 4 测试误差分析 从表1可见,3次测得的未经试验修正的CD值相对误差最大为3.32%。为提高测试精度,测试时要控制影响测试误差的因素。 1.试验路段的影响。试验路段对滚动阻力和坡度阻力影响很大。——————————————————————————————————————————————— 应选取干燥平直良好的混凝土水泥路面,以便某一车速下有恒定的滚动阻力系数;路面坡度不大于0.1%为好。坡度若大于0.1%,也应小于1.0%。且把坡度测量出来,测试计算Pi值代入式(2),使Pw值准确些。 2.被测试车辆技术状况的影响。因为该方法存在一个汽车某匀速行驶工况驱动车轮输出功率再现的重复性问题,要求在实验室内的汽车底盘电涡流测功机上,把汽车在测试路段上某匀速行驶工况的驱动车轮输出功率测试出来。被测试车辆的技术状况稳定与否,对CD值的测试计算结果影响很大。所以要求试验前对被测试汽车进行技术保养。 3.测试时气候条件的影响。路试时,要求自然风速为零最好,晴或阴天进行测试。若在很难选取无自然风时间的地区,建议在被测试汽车车身两侧各安装一个风速仪,以便测得汽车路试时某工况匀速行驶时的汽车迎面风速值,供计算CD值时代入式(4)中va进行计算。5 结论 1.从表1可见,3种不同行驶工况所测得的同一汽车的空气阻力系数CD值为0.6473、0.6265和0.6301都很接近,三者中差值最大的为0.6473-0.6265=0.0208,相对误差最大值为??=0.0208/0.6265=0.0332×100%=3.32%, 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 测试结果重复性较好。 2.本文提出的CD值测试方法与风洞试验测CD值的方法相比较,从前述实例测试过程的描述可知,该方法简便,几乎全国各地均可进行CD值测试,因为各地均可找到合适道路条件的路段,汽车底盘电涡流测功机也是普及了的汽车检测设备,不像风洞试验场,全国为数很少。参考文献 ——————————————————————————————————————————————— 1.余志生.汽车理论.机械工业出版社,1991 ,.: ———————————————————————————————————————————————