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基于表面分布式压力的车载气动力感知技术

孙蓉 李琳恺 顾蕴松 罗帅

孙蓉, 李琳恺, 顾蕴松, 等. 基于表面分布式压力的车载气动力感知技术[J]. 实验流体力学, doi: 10.11729/syltlx20230008
引用本文: 孙蓉, 李琳恺, 顾蕴松, 等. 基于表面分布式压力的车载气动力感知技术[J]. 实验流体力学, doi: 10.11729/syltlx20230008
SUN R, LI L K, GU Y S, et al. Vehicle aerodynamic sensing technology based on surface distributed pressure[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, doi: 10.11729/syltlx20230008
Citation: SUN R, LI L K, GU Y S, et al. Vehicle aerodynamic sensing technology based on surface distributed pressure[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, doi: 10.11729/syltlx20230008

基于表面分布式压力的车载气动力感知技术

doi: 10.11729/syltlx20230008
基金项目: 南京航空航天大学青年教师启动基金;中央高校基本科研业务费专项资金(NS2022013);江苏高校优势学科建设工程资助
详细信息
    作者简介:

    孙蓉:(1998—),女,土家族,贵州铜仁人,硕士研究生。研究方向:实验流体力学。通信地址:江苏省南京市秦淮区御道街29号南京航空航天大学明故宫校区飞行测控创新实验室(210016)。E-mail:rongsun0928@163.com

    通讯作者:

    E-mail:linkaili@nuaa.edu.cn

  • 中图分类号: U461.1

Vehicle aerodynamic sensing technology based on surface distributed pressure

  • 摘要: 在大侧风或风切变环境下,高速列车、卡车和轮船等交通工具存在侧翻(倾覆)风险,引发安全事故。针对侧风(横风)或风切变现象,目前主要基于大气宏观环境进行研究、监测和预警,对于交通工具周围随机变化的流动状态及所承受的突变气动载荷往往无法准确感知。本文以厢式卡车为研究对象,提出一种基于表面分布式压力信息的车载气动力实时感知方法,通过测量车身表面分布式压力信息获取特征截面侧倾力矩系数,以此对侧风环境下卡车的侧倾力矩变化趋势进行判断。研究结果表明:车身0.15 L处截面的侧倾力矩系数与模型侧倾力矩系数存在极强的相关性,可作为特征截面对卡车侧倾力矩进行感知并对其变化趋势进行判断;与基于单截面的侧倾力矩感知相比,采用多截面拟合方法的感知结果更为精确,但需在车身上开设更多压力监测孔。
  • 图  1  厢式卡车模型

    Figure  1.  Model of van truck

    图  2  风洞试验整体布局

    Figure  2.  Experimental Setup

    图  3  模型安装及横摆角规定

    Figure  3.  Definition of the model yaw angle

    图  4  静态横摆角下各截面CMRsecCMR曲线

    Figure  4.  CMRsec and CMR curves of each section under static yaw angle

    图  5  第1截面(x/L = 0.15)测压孔编号及位置表示

    Figure  5.  No. and position representation of pressure taps on section 1 (x/L = 0.15)

    图  6  第1截面(x/L=0.15)压力系数曲线

    Figure  6.  Pressure coefficient curves of section 1 (x/L = 0.15)

    图  7  准动态横摆角下各截面的CMRsecCMR曲线

    Figure  7.  CMRsec and CMR curves of each section under quasi dynamic yaw angle

    图  8  不同测压孔数量下的第1截面CMRsecCMR曲线

    Figure  8.  CMRsec and CMR curves of section 1 with different pressure taps

    图  9  3种拟合方法下的多截面CMRsec拟合曲线与CMR曲线

    Figure  9.  CMRsec and CMR curves of three multiple section fittings

    图  10  3种拟合方法下的残差

    Figure  10.  Residual errors of three multiple section fittings

    图  11  不同数量测压孔下第1、3、5截面的CMRsecCMR曲线

    Figure  11.  CMRsec and CMR curves of section 1, 3, 5 with different pressure taps

    表  1  应变式天平相关参数

    Table  1.   Relevant parameters of strain gauge balance

    变量FxFyFzMxMyMz
    范围165 N165 N495 N15 N·m15 N·m15 N·m
    精度1.00%1.00%1.00%1.00%1.00%1.00%
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    表  2  不同截面压力积分曲线相关系数(静态)

    Table  2.   Correlation coefficients of pressure integral curves of sections (static)

    β/(°)R
    第1截面x/L = 0.15第2截面x/L = 0.25第3截面x/L = 0.45第4截面x/L = 0.65第5截面x/L = 0.85
    −40 ≤ β ≤ 400.990.960.990.930.74
    −40 ≤ β < −260.990.970.850.74−0.90
    −26 ≤ β < 260.990.970.990.990.66
    26 ≤ β ≤ 400.980.940.900.88−0.79
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    表  3  不同截面压力积分曲线相关系数(准动态)

    Table  3.   Correlation coefficients of pressure integral curves of Sections (quasi dynamic)

    β/(°)R
    第1截面x/L = 0.15第2截面x/L = 0.25第3截面x/L = 0.45第4截面x/L = 0.65第5截面x/L = 0.85
    −40 ≤ β ≤ 400.980.960.990.940.69
    −40 ≤ β < −260.730.710.530.63−0.48
    −26 ≤ β < 260.980.970.990.990.61
    26 ≤ β ≤ 400.750.610.570.32−0.40
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    表  4  不同测压孔数量下的压力积分曲线相关系数(静态和准动态)

    Table  4.   Correlation coefficients of pressure integral curves with different pressure taps (static and quasi dynamic)

    β/(°)R(静态横摆角下) R(准动态横摆角下)
    第1截面
    (9孔)
    第1截面
    (6孔)
    第1截面
    (9孔)
    第1截面
    (6孔)
    −40≤β≤40 0.99 0.99 0.98 0.98
    −40≤β<−26 0.99 0.99 0.75 0.75
    −26≤β<26 0.99 0.99 0.98 0.97
    26≤β≤40 0.98 0.99 0.73 0.73
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    表  5  各拟合方法的拟合系数

    Table  5.   Weight coefficients of each fitting method formula

    拟合方法拟合系数
    abcde
    第1种拟合方法
    (第1~5截面)
    0.18410.00210.35770.14850.4863
    第2种拟合方法
    (第1、3~5截面)
    0.184600.35420.15730.4957
    第3种拟合方法
    (第1、3、5截面)
    0.183600.462200.3487
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    表  6  不同拟合方法下的相关系数

    Table  6.   Correlation coefficients of pressure integral curves of multiple section fittings

    β/(°)R
    第1种拟合方法
    (第1~5截面)
    第2种拟合方法
    (第1、3~5截面)
    第3种拟合方法
    (第1、3、5截面)
    −40~400.990.990.99
    −40~−260.990.990.98
    −26~260.990.990.99
    26~400.980.980.97
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    表  7  不同数量测压孔下第1、3、5截面压力积分曲线相关系数

    Table  7.   Correlation coefficients of pressure integral curves of section 1, 3, 5 fittings

    β/(°)R
    第1、3、5截面(35孔)第1、3、5截面(18孔)
    −40~400.990.99
    −40~−260.980.98
    −26~260.990.99
    26~400.970.97
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-02-14
  • 修回日期:  2023-03-10
  • 录用日期:  2023-03-15
  • 网络出版日期:  2023-05-19

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    2021年8月13日