一种具有智能感知功能的汽车空气动力学标准模型

本发明涉及汽车空气动力学数据测试技术领域，具体涉及一种具有智能感知功能的汽车空气动力学标准模型。

背景技术：

在风洞测试中，国外研究者提出了不少特征鲜明的用于汽车空气动力学研究的标准模型，这些标准模型不仅为汽车外形设计与评价提供了优化参考方案，还可为汽车风洞试验对标、校准、测试技术开发、检验cfd计算精准度等提供对标和验证模型。此外借助标准模型，也增强了汽车空气动力学行业内的交流，成为一种交流语言。

迄今为止，国外已经发展了多种汽车空气动力学模型。以模型的气动外形的复杂程度来分类，可以划分为简化钝体模型、简单汽车模型和复杂汽车模型，模型的轮廓和表面越来越复杂、也越来越接近真车。

传统的汽车空气动力学研究在稳态或者准稳态下进行，对瞬态数据测试能力要求不高，而非稳态汽车空气动力学存在强瞬态性、流场和气动力强相关性等特征，现有的汽车风洞稳态测试技术大多不能够准确捕捉这些特征，因此为了顺利开展非稳态汽车空气动力学的研究，需要开发一款感知型空气动力学标准模型用于流场的多物理量联合测量，以进一步增强瞬态测试技术储备，扩充风洞测试手段，为开展非稳态汽车空气动力学研究提供基础。

对此，中国专利cn111855138a公开了一种汽车空气动力学标准模型，标准模型设置有位姿传感器和/或环境传感器；其中，位姿传感器用于测试模型自身参数，环境传感器用于测试环境参数；位姿传感器包括激光位移传感器、加速度计和微型陀螺仪中的一个或多个；位姿传感器包括激光位移传感器、加速度计和微型陀螺仪；加速度计和微型陀螺仪设置于标准模型前窗位置处；激光位移传感器设置于标准模型底部，设置于标准模型底部靠近车轮位置处；标准模型设置有多个激光位移传感器，优选四个激光位移传感器，分别设置于标准模型底部靠近四个车轮的位置处。

对于传统的空气动力学模型来说，通常造型单一、功能单一，不具备多造型、多测试功能的属性，并不能满足多物理量测量的需求。当需要测试不同车型时，需要重新制作空气动力学模型，使得测试过程的前期花费成本过高、时间过长。

技术实现要素：

本发明提供一种具有智能感知功能的汽车空气动力学标准模型，解决了现有的空气动力学模型造型单一、功能单一的技术问题。

本发明提供的基础方案为：一种具有智能感知功能的汽车空气动力学标准模型，包括：车头部、车身部和车尾部，车尾部上半部包括与车身部和车尾部下半部可拆卸连接的后背模块；

车头部前端设有前端传感器布置区域，车头部的发动机舱盖上设有发动机舱盖传感器布置区域，车身部顶部设有顶部传感器布置区域，车尾部后侧设有尾部传感器布置区域，车身部内部设有中部传感器布置区域；车体底部设有底部传感器布置区域。

本发明的工作原理及优点在于：由于后背与车体可拆卸连接，通过更换不同造型的后背，就可以快速实现多种车型的变换，从而能够通过风洞试验或仿真计算快速获取不同车型在流场中的受力情况以及车型附近流场流动情况。当需要测试普通三厢轿车型、溜背车型、suv车型及皮卡车型四种车型时，只需要更换相应的后背即可。此外，在车体设计有若干个传感器布置区域，使得标准模型能够联合各传感器能够获取车体周围的环境物理量参数以及车体自身的响应参数，实现智能感知功能：需要测试瞬态流场中车体周围、表面的气流流动情况以及车体自身的瞬态响应参数，可以在前端、发动机舱盖、顶部以及尾部传感器布置区域布置温湿度、气流速度、湍流、表面测压片等相关环境物理量传感器以获取车体周围、表面的气流流动情况在车体内部布置姿态传感器以及在车体底盘布置激光测距仪以获取车体车身姿态、离地高度等车体瞬态响应参数，从而实现智能感知功能。相较于传统空气动力学模型来说，具有多造型、多功能的特点。

可选地，后背模块包括三厢轿车型、溜背车型、suv车型及皮卡车型。

通过替换不同车型的后背模块，可大幅降低测试前期的时间和成本，并且能够显著减少参数变量，更准确地测量出汽车仅因后背模块发生变化时的空气动力学性能。

可选地，后背模块体积占车体体积的1/4～1/3。

可选地，车体内设有骨架，车头部、车身部和车尾部均与骨架固定连接。

通过骨架加固车体，并且也有利于其他零部件、传感器或者数据采集仪器的安装。

可选地，后背模块下侧面上设有若干定位块，定位块沿下侧面边缘周向分布，骨架上对应定位块的位置和数量设有相匹配的定位槽。

通过定位块与定位槽，方便后背模块快速、准确安装。

可选地，骨架上设有若干螺纹孔，后背模块内侧对应螺纹孔设有若干连接座，连接座上配合对应的螺纹孔开有连接孔。

便于将定位后的后背模块牢固安装在骨架上。

可选地，后背模块上对应每个连接座处分别开有一个通过孔，通过孔上盖合有封盖，封盖与后背模块铰接，封盖盖合后封盖的外表面与后背模块外表面平齐。

通过这样的设置，可将后背模块与骨架的连接结构隐藏在车体内部，避免连接结构影响空气动力学研究。

可选地，车身部两侧分别可拆卸连接有后视镜模块。

可选地，骨架前侧安装有散热冷却模块，散热冷却模块位于车头部内，车头部前侧安装有进气格栅，车头部内侧安装有仿真发动机系统。

提高模型与真实汽车的相似度，尽量还原真是汽车的复杂气动外形，提高测试准确度。

可选地，骨架上对应车体的车轮位置处设有支撑架，支撑架上安装有刹车系统。

可选地，骨架上对应支撑架位置处安装有连接板，连接板上沿竖向方向排列有若干第一调节孔，支撑架包括调节板，调节板上对应第一调节孔开有若干第二调节孔，第二调节孔内设有调节螺栓。

通过调节螺栓调节连接板与调节板之间的高差，从而调节车体离地高度，以适配各种尺寸的轮胎。

可选地，调节板上固定连接有支撑板，刹车系统固定于支撑板端部，刹车系统上安装有车轮。

针对风洞试验，支撑板用于作为支撑、固定或举升模型的支点。

可选地，骨架底部安装有底盘。

提高模型与真实汽车的相似度，尽量还原真是汽车的复杂气动外形，提高测试准确度。

可选地，底盘上安装有仿真排气系统、仿真悬架、仿真油箱、仿真下护板。

提高模型与真实汽车的相似度，尽量还原真实汽车的复杂气动外形，提高测试准确度。

可选地，骨架上设有置物平台，置物平台位于车体内。

便于将测试仪器设备置于车体内。

附图说明

图1为本发明实施例一中车体的结构示意图；

图2为本发明实施例一中车体可替换后视镜模块的结构示意图；

图3为本发明实施例一中定位槽的分布示意图；

图4为本发明实施例一中通过孔在车体上的分布示意图；

图5为图4中通过孔安装封盖后的局部放大图；

图6为本发明实施例一中三厢轿车型后背模块结构示意图；

图7为本发明实施例一中溜背车型后背模块结构示意图；

图8为本发明实施例一中suv车型后背模块结构示意图；

图9为本发明实施例一中皮卡车型后背模块结构示意图；

图10为本发明实施例一中骨架结构透视图；

图11为发明实施例一中支撑架和刹车系统的局部放大图；

图12为本发明实施例一中四个支点的示意图；

图13为本发明实施例一中发动机舱的进气格栅的结构示意图；

图14为本发明实施例一中骨架上安装散热冷却模块的结构示意图；

图15为本发明实施例一中发动机舱内安装仿真发动机系统的结构示意图；

图16为本发明实施例一中置物平台的结构示意图；

图17为本发明实施例三中常规风阻试验测试标准模型；

图18为本发明实施例四中压力测量片布置示意图；

图19为本发明实施例六中稳态风、阵风、侧风响应测量的传感器布置示意图；

图20为本发明实施例六中稳态风、阵风、侧风响应测量的传感器布置示意图。

附图中包含的附图标记包括：车体1、车头部101、车身部102、车尾部103、可替换后视镜模块2、定位槽3、通过孔4、封盖5、连接孔6、骨架7、支撑架8、连接板9、调节螺栓10、刹车系统11、支点12、进气格栅13、散热冷却模块14、仿真发动机系统15、置物平台16、压力测量片17、姿态传感器18、激光测距仪19。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例一

由于现有的汽车空气动力学标准模型可实现功能局限，不能满足多物理量测量的需求，故而本发明提供一种具备“感知”功能的“智慧型”汽车空气动力学标准模型，也即caeriaeromodel。在本实施例中，标准模型包括车体1(包括车头部101、车身部102和车尾部103)、后背模块、底盘以及设置在车体1车头部101的发动机舱。

对于车体1来说，如附图1～附图2所示，车体1的体积为整车的四分之三，车体1不带后背模块，车体1设有进气格栅13、可替换后视镜模块2和可拆卸的发动机舱盖；如附图3所示，后背模块上设有六个锥形定位块，六个锥形定位块的位置中心设有磁铁，车体1的骨架7上对应定位块设有定位槽3；骨架7上设有若干螺纹孔；如附图4所示，后背模块内侧对应螺纹孔设有若干连接座，连接座上配合对应的螺纹孔开有连接孔6，后背模块上对应每个连接座处分别开有一个通过孔4，通过孔4上盖合有封盖5，封盖5与后背模块铰接，封盖5盖合后封盖5的外表面与后背模块外表面平齐，附图5为附图4中通过孔4安装封盖5后的局部放大图。车体1为凹型，后背模块为凸型，通过更换不同造型的后背模块即可快速实现多种车型的变换。对于后背模块来说，如附图6、附图7、附图8、附图9所示，后背模块分别包括普通三厢轿车型、溜背车型、suv车型和皮卡车型四种，后背模块与车体1通过定位块定位后通过螺栓固定连接。

对于底盘来说，如附图10所示，底盘包括仿真发动机系统15、仿真排气系统、仿真悬架、仿真油箱、车轮、刹车系统11和底盘护板，车轮与车体1的支撑架8，骨架7上对应支撑架8位置处安装有连接板9，连接板9上沿竖向方向排列有若干第一调节孔，支撑架8包括调节板，调节板上对应第一调节孔开有若干第二调节孔，第二调节孔内设有调节螺栓10。附图11为附图10中可调节高度、可替换车轮结构的局部放大图。另外，如附图12所示，底盘设有四个用于支撑、固定、举升的支点12。

对于发动机舱来说，如附图13、附图14、附图15所示，发动机舱设有进气格栅13、散热冷却模块14和仿真发动机系统15，散热冷却模块14为真实零部件。

在本实施例中，标准模型设有传感器安装位置，传感器安装位置用于安装传感器；传感器安装位置包括：前端传感器布置区域、发动机舱盖传感器布置区域、顶部传感器布置区域、尾部传感器布置区域、中部传感器布置布置区域、底部传感器布置区域。此外，标准模型设有走线管道，走线管道的路径包括：发动机舱至内部，顶部至内部，后部、外部至内部；如附图16所示，标准模型设有置物平台16，置物平台16位于车体1内部，置物平台16用于安装传感器或放置数据采集仪器，内部、外部、顶部、后部均是指标准模型的内部、外部、顶部、后部。

实施例二

与实施例一不同之处仅在于，还包括压力测量片17、压力扫描阀传感器、眼镜蛇探针、翼型角度传感器、温湿度传感器、加速度传感器、五孔探针和激光测距仪19。压力测量片17设置于车体1的上表面，压力扫描阀传感器设置于车体1的内部，压力扫描阀传感器用于测量车体1的表面的压力分布；眼镜蛇探针设置于发动机舱盖传感器布置区域的上表面，眼镜蛇探针用于测量气流湍流度；翼型角度传感器设置于前端传感器布置区域的上表面，翼型角度传感器用于测量气流角度；温湿度传感器设置于顶部传感器布置区域，温湿度传感器用于测量气流的温度和湿度；加速度传感器设置于发动机舱盖传感器布置区域的上表面，加速度传感器用于测量舱盖的振动变化；五孔探针设置于发动机舱盖传感器布置区域的上表面，五孔探针用于测量气流大小和角度。激光测距仪19设置于底部传感器布置区域靠近前轮处，激光测距仪19用于车体1在流场中的离地高度变化。

实施例三

与实施例一不同之处仅在于，后背模块选用三厢轿车型，如附图17所示，可进行常规风阻试验：不需要安装其他传感器，将标准模型固定于风洞测力天平上即可。具体来说，制作1:1模型进行全尺寸风洞试验，或者制作缩比模型进行缩比例风洞试验。

实施例四

与实施例一不同之处仅在于，后背模块选用三厢轿车型，如附图18所示，可进行表面压力测量：在车身表面布置压力测量片17，也即附图18中的黑点，利用压力扫描阀传感器测量表面压力分布，并可根据需要在任意车体1的表面布置测压点。

实施例五

与实施例一不同之处仅在于，后背模块选用三厢轿车型，可进行真实来流测量：主要是对来流进行多物理量测量，利用眼镜蛇探针测量来流湍流度、利用五孔探针和翼型角度传感器测量来流角度、利用温湿度传感器测量来流的温度和湿度、利用加速度传感器测量机舱盖的振动变化、利用激光测距仪19测量车辆在流场中的离地高度变化，并可根据测试需要增减传感器，或者改动安装位置。

实施例六

与实施例一不同之处仅在于，如附图19～附图20所示，可进行稳态风、阵风、侧风响应测量：利用在标准模型内部安装姿态传感器18或在底盘安装激光测距仪19测量标准模型在流场中的姿态变化，也可增加其他传感器测量其他物理量。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。