基于环境风洞的环境仓试验结果偏差研究

伊虎城 黄寅 梅铮 赵丰 牟连嵩

摘 要：随着国内汽车水平的不断提高，作为热管理类试验主要验证手段的汽车环境风洞也逐步进入主机厂的视野范围，但目前企业鉴于成本原因热管理类试验均在环境仓内开展。与环境风洞对比环境仓的边界层位移厚度、湍流度、均匀度等气流品质较差，试验结果的可信度不确定。文章通过设计整车工况，将汽车环境风洞与环境仓的测试结果进行比对分析，结果表明：气流品质对试验结果有较为明显的影响，（1）冷却液温度测试结果有一定的参考意义;（2）热害试验结果偏差较大，无参考意义;（3）环境仓受不规则乱流影响，车身周围环境温度结果要低于环境风洞，整车尾部偏差程度尤为突出。

关键词：热管理;环境仓;环境风洞;冷却;热害;偏差

中图分类号：U467  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2020）21-148-04

Abstract： With the continuous improvement of domestic automobile level， the automotive Climatic wind tunnel， which is the main verification method for the thermal management tests， has gradually come into the field of vision of the main engine factory， At present the thermal management tests are all carried out in the environmental warehouse for cost reasons in enterprises. Compared with the Climatic wind tunnel， the boundary layer displacement thickness， turbulence degree and uniformity of the Chamber are poor， and the reliability of the test results is uncertain. In this paper， the test results of Climatic wind tunnel and Environmental Chamber are compared and analyzed by designing the whole vehicle working condition. The results show that the quality of airflow has obvious influence on the test results. The test result of coolant temperature has certain reference significance. 2.The results of heat damage test have large deviation and no reference significance.3.The temperature around the body is lower than that in the wind tunnel， especially the deviation of the rear part of the vehicle.

Keywords： Heat management; Environmental chamber; Climatic wind tunnel; cooling; Heat damage; Deviation

CLC NO.： U467  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2020）21-148-04

前言

汽车环境模拟类试验装置包括环境风洞和环境仓辆类。环境风洞和环境仓之间有很多相似之处，但又存在一个关键区别，即环境风洞对流过车身的空气流组织和速度分布模拟精度要求较高，而环境仓则对车身周围气流组织状态无精度要求。而车辆在行驶过程中车身周围的气流组织必定会对车辆及部件的性能产生影响，从这个角度讲，环境风洞的试验结果更符合实际情况。但企业考虑到成本问题，目前国内主机厂的热管理类试验大部分在环境仓内开展，本文通过设计工况，着重从冷却和热害两个维度对环境仓的试验结果偏差进行分析。

1 概述

汽车环境风洞：在室内条件下，模拟汽车行驶时的自然环境，包括温度、湿度、日照模拟、气流、降雨和降雪等，主要有转毂系统、阳光模拟系统、主风机系统、制冷系统、加湿系统等构成。

环境仓：可以模拟汽车在实际行驶中遇到的阳光、、冷热负荷、行驶速度等，主要有转毂系统、阳光模拟系统、冷去风机、制冷系统、加湿系统等构成。

1.1 参数对比

通過上表中参数对比，可以得到环境风洞与环境仓对比，不仅温湿度控制精度要高，而且边界层位移厚度、轴向静压梯度等影响车身周围空气流组织的气流品质要求较高，而环境仓无相关要求。本文设计以下试验，在相同环境条件下，分别在两个实验室内开展低速爬坡、高速爬坡和高速工况，按照要求记录车速、发动机转速和挡位等信息，保证迎面风速、车辆发动机输出热量等参数两个实验室能够一致。

2 工况设计

2.1 车型选择

试验车辆为2014款大众朗逸，具体参数如下：

2.2 布点清单

试验主要针对冷却液、热害和环境条件三部分安装温度传感器，具体明细如下：

2.3 试验工况

试验工况为在同一温度条件、无湿度要求、无光照要求条件下开展，具体内容如下：

3 试验过程

3.1 车輛状态

车辆状态主要为试验开展过程中试验车辆的挡位、转速、挡位等信息。

通过上表可得，车辆状态在两个实验室对比，相同工况下的挡位相同，车速、转速几乎一致，即迎面冷却风速和发动机输出热量可以判定基本一致。

3.2 试验照片

4 试验结果分析

4.1 冷却结果分析

冷却结果分析主要通过将两个实验室的试验结果中散热器进、出水和发动机进、出水的平衡温度做比对分析得出。

结果表明：环境仓与环境风洞测试结果对比，环境仓测试结果偏差为（0.9～4.2）℃不等，偏差率0.97%～5.14%不等;且高速工况结果偏差最小，高速爬坡工况结果偏差最大，对于冷却方向考核，环境仓试验结果有一定的借鉴意义，但不能作为最终的验收数据。

4.2 热害结果分析

热害结果分析主要将两个实验室的试验结果中预催表面、主催表面、前消表面、后消表面温度做比对分析得出。

结果表明：环境仓与环境风洞测试结果对比，环境仓测试结果偏差为（5.6～34.2）℃不等，偏差率3.59%～17.34%不等;且三个工况试验结果横向对比无规律性，说明对于热害方向考核，环境仓试验结果已经与真实结果偏差较大，无法作为最终的验收数据。

4.3 车身周围结果分析

车身周围结果分析主要将两个实验室的试验结果中前格栅进气、前机舱盖环境、前风窗玻璃环境等车身周围的温度做比对分析得出。

数据表明：环境仓与环境风洞测试结果对比分析，环境仓测试结果偏差为（-4.2～-0.3）℃不等，偏差率-10.62%～0.92%不等;且三个工况试验结果横向对比无规律性;总体环境仓温度要比环境风洞对应温度要低，整车尾部温度较为明显，分析原因室由于环境仓乱流较多，且尾部无导流，尾部气流为较为复杂，后部或其他方向的混风的可能性比较大。

5 结论

环境仓对于环境风洞对比，气流品质带来的影响还是明显，具体如下：

（1）冷却方向：环境仓试验结果有一定的借鉴意义，但不能作为最终的验收数据。

（2）热害方向：环境仓试验结果已经与真实结果偏差较大，无法作为最终的验收数据。

（3）车身周围：总体环境仓温度要比环境风洞对应温度要低，整车尾部温度较为明显，分析原因是由于环境仓乱流较多，且尾部无导流，尾部气流为较为复杂，后部或其他方向的混风的可能性比较大。

综上：鉴于以上结果建议主机厂冷却可以在环境仓内开展，热害类试验在环境风洞或道路上开展，避免因测试偏差带来的过设计影响。为保证试验结果的真实性，验收类试验尽量在环境风洞内开展。

参考文献

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