[發明專利]一種基于風洞試驗的賽車側風穩定性指標評價方法

有效

• 申請號: 201610264741.X
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN105953998B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 鄭利民
• 申請（專利權）人: 遼寧工業大學
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00;G01M17/007
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙)11369
• 代理人: 史霞

技術領域

本發明涉及汽車風洞試驗技術領域，特別是一種基于風洞試驗的賽車側風穩定性指標評價方法。

背景技術

在側風作用下汽車操縱穩定性研究中，以往國內的研究主要集中在轎車、貨車等民用車輛，而在賽車領域研究較少。然而對于賽車而言，優異的操縱穩定性能至關重要。在高速行駛過程中賽車經常受不穩定風干擾，導致其操縱穩定性變差，甚至發生安全事故。

傳統的汽車操縱穩定性研究只是單獨地考慮汽車不同空氣動力學特性或者系統動力學特性對其穩定性的影響，而并沒有將兩者有機結合。通常是從汽車受力分析出發，利用數學公式推導進而建立汽車各自由度模型；另一種是利用ADMAS軟件建立汽車模型并設置初始條件，利用該軟件求解。這使得傳統研究存在諸多局限性，具體體現在以下方面：

(1)在計算側滑角與氣動六分力系數關系時，傳統研究往往取某一側滑角下氣動六分力系數數值，并將其推算至整個側滑角范圍。然而研究表明氣動六分力系數與側滑角并非一直保持線性關系，這就導致研究結果與實際情況有所出入。

(2)傳統研究方法計算繁雜，為了簡化運算通常將風壓中心固定在車身對稱平面上，且將其簡化到靜止車體質心上。但研究表明風壓中心并不在固定位置上，而是隨外界條件和自身行駛狀態不斷變化。

(3)另外傳統研究方法將氣動力作用點直接定義在風壓中心上，這就導致只考慮了氣動側向力而忽略了其它氣動力和氣動力矩。

發明內容

本發明設計開發了一種基于風洞試驗的賽車側風穩定性指標評價方法，克服了現有技術中適應差、準確性低的缺陷，能夠高效、準確的確定賽車側風穩定性評價指標。

本發明提供的技術方案為：

一種基于風洞試驗的賽車側風穩定性指標評價方法，包括如下步驟：

步驟一、將賽車置于風洞試驗室內的可繞垂直軸線旋轉的旋轉平臺上，使用四個支撐桿通過車輪外側面的中心將賽車支撐起來，并且在支撐桿與車輪支撐處設置有六分力傳感器，用于測量試驗參數；

步驟二、在多種工況下進行風洞試驗，調整旋轉平臺的角度β，使β的范圍在-β₀～β₀之間，每隔Δβ進行一組試驗，同時調整風洞入口處氣流速度V，使賽車在靜止空氣中行駛速度v保持固定值；

步驟三、使用六分力傳感器測量每個工況下的側向位移s₁,Λ,s_i,Λ,s_n，橫擺角速度ω₁,Λ,ω_i,Λ,ω_n，側向加速度a₁,Λ,a_i,Λ,a_n，其中n為工況的數量；

步驟四、根據每組工況下測量得到的側向位移s_i、橫擺角速度ω_i、側向加速度a_i，使用如下公式計算該組工況下的側風穩定性綜合評價指標ψ_i：

其中，d為賽車寬度，ω_max為賽車橫擺角速度閾值，a_max為側向加速度閾值；

步驟五、對n組工況下計算得到側風穩定性綜合評價指標ψ_i進行加權，得到最終的側風穩定性綜合評價指標ψ

優選的是，步驟一和步驟二之間還包括如下步驟：在賽車內放置配重塊。

優選的是，步驟二中，β的范圍在-15～15deg，每3deg進行一組試驗。

優選的是，步驟二中，使賽車在靜止空氣中行駛速度v保持在60km/h。

優選的是，步驟二中，使賽車在靜止空氣中行駛速度v保持在120km/h。

優選的是，步驟二中，風洞入口處氣流速度V滿足

本發明的有益效果是：本發明不同于傳統方法，本發明將空氣動力學參考點定義在前后輪軸心的中間位置，將氣動力由風壓中心平移至前后輪軸心的中間位置時便會產生氣動力矩，更符合實際情況。在空氣動力特性方面利用風洞試驗獲得側滑角-15～15deg下氣動六風力系數隨側滑角變化情況，利用風洞試驗測出了氣動六分力隨側滑角變化的具體數值，因此不需要考慮風壓中心的具體位置，避免了模型中風壓中心位置與實際情況不符的情況。

附圖說明

圖1為本發明所述的賽車擺放位置示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。