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1、3PIV技术在汽车模型风洞中的应用陈细军,谷正气,何忆斌,袁志群,于天恒(湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082)[摘要]运用粒子图像测速(PIV)技术对某类车体纵对称面内的尾部流场进行测量;研究了不同雷诺数下尾部流场的变化,并对速度场和涡量场进行定量分析。结果表明PIV技术用于汽车周围复杂流场的测量具有很强的优势,将成为汽车空气动力学试验的一种新的研究方法。关键词:粒子图像测速;汽车风洞;尾部流场;空气动力学TheApplicationofPIVTechnologyinAutomotiveW
2、indTunnelChenXijun,GuZhengqi,HeYibin,YuanZhiqun&YuTianhengHunanUniversity,StateKeyLaboratoryofAdvancedDesignandManufacturingforVehicleBody,Changsha410082[Abstract]ParticleImageVelocimetry(PIV)technologyisappliedtomeasurethewakeflowfieldinthelongitudinalsymmetry
3、planeofacar2likebody.ThechangeinwakeflowfieldatdifferentReynoldsnumbersisstud2iedandthevelocityandvorticityfieldsarequantitativelyanalyzed.TheresultssuggestthatPIVtechnologyhasstrongadvantageinmeasuringcomplicatedflowfieldaroundavehicle,andwillbecomeanewresearc
4、hmethodinautomotiveaerodynamicstest.Keywords:particleimagevelocimetry;automotivewindtunnel;wakeflowfield;aerodynamics杂,这些技术方法仍然不能满足更深层次流动机理、前言湍流特性研究的需要,突显出局限性。PIV技术作为研究各种复杂流场的一种基本手段,已广泛应用粒子图像测速技术(particleimagevelocimetry,于各种流动中,从定常到非定常、低速到高速、单相[1][4]PIV)是利用图像处理
5、技术发展起来的一种流动到多相,突破了空间单点测量的局限,可在同一时测量技术。它克服了以往空间单点测量的局限,能刻记录整个测量平面的有关信息,从而获得流动的够进行平面二维或空间三维流场测量,是一种非接瞬时速度场、脉动速度场、涡量场和雷诺应力分布触的、瞬态、全场流场测量的新技术。等,因此,PIV技术很适合湍流结构复杂的流场测[5]汽车空气动力特性直接影响汽车的动力性、燃量。文中针对HD22回流闭式汽车模型风洞中,[2]油经济性、操纵稳定性、舒适性和安全性。为了改首次尝试运用PIV技术对某类车体的尾部对称面内进汽车空气动力
6、学特性,全球汽车工业界都投入了的流场进行测量,并分析尾部流场的结构及速度场、巨大的人力、物力对汽车内外流场及流动机理进行涡量场。研究,而风洞试验是汽车空气动力学研究的重要方法之一。传统的流态显示、单点测量技术等为了解1PIV的基本原理及系统组成汽车周围流场的流动机理、湍流结构等方面做出了[3]很大贡献,提供了大量的实验数据,但汽车是有着111PIV的基本原理复杂曲面造型的运动体,其周围的流场结构极其复PIV的基本原理是:在流场中散播示踪粒子,用3国家863计划项目(2007AA04Z122)资助。原稿收到日期为200
7、8年3月28日,修改稿收到日期为2008年8月18日。脉冲激光片光源照射所测流场区域,通过连续两次类车体模型缩尺比例或多次曝光,粒子的图像被记录在底片上或CCD相为1∶3,试验模型是根据机上,摄取该区域粒子图像的帧序列,并记录相邻两CAD数据模型通过数控机帧图像序列之间的时间间隔,进行图像相关分析,识床加工而成。模型的长为别示踪粒子图像的位移,求得流体的运动速度,进一1530mm,宽为768mm,高步处理分析就可得到整个流场的速度场、涡量场、流为480mm,模型的表面涂线等流场特性参数分布,上述原理如图1所示。以亚光
8、黑漆,防止模型表图2试验模型面反光,影响测量结果,试验模型见图2。212PIV系统设备本试验的PIV系统由HD22汽车风洞试验平台提供,采用PIV专用双脉冲激光器作为成像光源,单脉冲能量为500MJ,产生532nm的绿光,最高工作频率为10Hz,片光厚度小于1mm。CCD相机的分辨率为4000×2672(11M),最小曝光时间间隔小于1μs,采
