專(zhuān)利名稱(chēng)：一種模擬實(shí)際運(yùn)行工況的汽車(chē)散熱器風(fēng)洞試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)洞試驗(yàn)裝置，具體涉及一種模擬實(shí)際運(yùn)行工況的汽車(chē)散熱器風(fēng)洞試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
目前，散熱器散熱性能通常采用基于國(guó)標(biāo)JB/T10505-2005進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)試得至IJ，然而，散熱器散熱性能的風(fēng)洞試驗(yàn)條件與實(shí)際情況差別較大，為了保證溫度、流量和壓力等參數(shù)測(cè)量準(zhǔn)確，要求散熱器風(fēng)洞內(nèi)部氣流均勻，但是車(chē)輛實(shí)際運(yùn)行時(shí)，鑒于風(fēng)扇的本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，流過(guò)風(fēng)扇葉尖、葉扇和輪轂部分空氣的流速差別很大，整個(gè)葉扇的環(huán)形流速較高，風(fēng)扇輪轂投影面和散熱器四角流速較低，導(dǎo)致流動(dòng)非常不均勻，從而造成實(shí)際的散熱效果要比風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)試出的性能要差；當(dāng)氣流從進(jìn)風(fēng)格柵、發(fā)動(dòng)機(jī)艙的風(fēng)道、到發(fā)動(dòng)機(jī)后流動(dòng)過(guò)程中，氣流節(jié)流性比較大，目前的汽車(chē)散熱器風(fēng)洞沒(méi)有裝置模擬節(jié)流情況；工程機(jī)械在戈壁、沙漠等地作業(yè)，進(jìn)風(fēng)(環(huán)境)溫度比較高，有時(shí)大于50°C，而散熱器風(fēng)洞試驗(yàn)要求熱側(cè)(換熱工質(zhì))與冷側(cè)(環(huán)境)進(jìn)口溫度差要大于等于60°C，因此無(wú)法進(jìn)行環(huán)境溫度大于40°C的風(fēng)洞試驗(yàn)。另外，風(fēng)洞試驗(yàn)一般在室內(nèi)氣溫較穩(wěn)定的情況下進(jìn)行，無(wú)法模擬過(guò)高的溫度在戈壁、沙漠等地作業(yè)時(shí)，環(huán)境(進(jìn)風(fēng))溫度有一定波動(dòng)情況?？傊?，這些實(shí)際運(yùn)行時(shí)的工作條件在標(biāo)準(zhǔn)的汽車(chē)散熱器風(fēng)洞中是不能準(zhǔn)確模擬的，采用散熱器風(fēng)洞數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)散熱器時(shí)，尺寸要估計(jì)余量且須在夏季實(shí)車(chē)驗(yàn)證，這樣不僅延長(zhǎng)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，還導(dǎo)致設(shè)計(jì)出的散熱器模塊不能滿足實(shí)際的使用要求，或產(chǎn)生較大余量，浪費(fèi)材料。在檢索汽車(chē)散熱器風(fēng)洞領(lǐng)域的專(zhuān)利中，中國(guó)專(zhuān)利201110299001.7公開(kāi)了一種冷卻器散熱性能試驗(yàn)裝置，其專(zhuān)利公開(kāi)說(shuō)明書(shū)中有以下描述:“在風(fēng)機(jī)和進(jìn)風(fēng)口之間設(shè)有模擬風(fēng)道加熱器”是用來(lái)試驗(yàn)風(fēng)風(fēng)冷卻器的散熱器時(shí)，用于加熱熱源空氣(一般為增壓中冷器熱側(cè)工質(zhì))。但是，該專(zhuān)利明顯不能模擬環(huán)境溫度，還是不能滿足模擬實(shí)際情況的試驗(yàn)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種模擬實(shí)際運(yùn)行工況的汽車(chē)散熱器風(fēng)洞試驗(yàn)裝置。本發(fā)明基于滿足國(guó)標(biāo)的現(xiàn)有汽車(chē)散熱器風(fēng)洞試驗(yàn)裝置并進(jìn)行改進(jìn)，可以模擬不同種類(lèi)車(chē)輛實(shí)際運(yùn)行工況，為設(shè)計(jì)滿足實(shí)際應(yīng)用需要且尺寸緊湊的汽車(chē)散熱器模塊提供新的有效試驗(yàn)設(shè)備，并可替代散熱器模塊實(shí)車(chē)驗(yàn)證過(guò)程。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:一種模擬實(shí)際運(yùn)行工況的汽車(chē)散熱器風(fēng)洞試驗(yàn)裝置，包括洞體，在所述洞體內(nèi)部的進(jìn)氣方向上，依次設(shè)置進(jìn)氣加熱及控制裝置、節(jié)流孔板、測(cè)溫裝置、散熱器模塊、設(shè)有轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置的風(fēng)扇，所述風(fēng)扇與外界大氣連通。所述散熱器模塊包括水散熱器、增壓中冷器或油散熱器中的一種或多種。所述進(jìn)氣加熱及控制裝置包括若干排電阻絲，且電阻絲的通電個(gè)數(shù)和電流大小均能夠調(diào)節(jié)，從而與實(shí)際需要相適應(yīng)。改變加熱量，從而改變對(duì)進(jìn)口氣體的加熱升溫。
進(jìn)氣加熱及控制裝置的電流按瑞利分布規(guī)律波動(dòng)，用于模擬車(chē)輛實(shí)際運(yùn)行時(shí)，進(jìn)風(fēng)溫度的波動(dòng)情況，其頻度2秒變化I次:Tact = Τ0+ΔΤ.(-1nri)0-5式中:Tart是電阻絲加熱空氣達(dá)到的平均環(huán)境溫度，AT為進(jìn)風(fēng)溫度的波動(dòng)幅值，為3 5°C，Ttl取值為40 55°C。r,為偽隨機(jī)數(shù)，采用模擬:Xi = 16897.Xi^1 (mod (232_1))T1 = Xi/(232-l)XiS自然數(shù)，其中Xtl = 1373 ；i隨波動(dòng)頻度自然增加，為大于O的自然數(shù)。所述節(jié)流孔板是均勻設(shè)有孔的直板，用于實(shí)現(xiàn)汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的節(jié)流情況。所述直板為正方形，邊長(zhǎng)為lm，厚度為0.04m-0.2m ;所述孔是圓形、方形或菱形。所述直板上設(shè)有16個(gè)孔，按照面積計(jì)算，該試驗(yàn)裝置用于商用車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)艙時(shí)，如載貨車(chē)、牽引車(chē)，每個(gè)孔面積為0.025m2-0.029m2,16個(gè)孔綜合面積為0.4-0.46m2 ;該試驗(yàn)裝置用于工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)艙時(shí)，每個(gè)孔面積為0.02m2-0.023m2,16個(gè)孔綜合面積為0.32-0.37m2;該實(shí)驗(yàn)裝置用于發(fā)動(dòng)機(jī)后置式公交車(chē)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)艙時(shí)，每個(gè)孔面積為
0.015m2-0.018m2,16個(gè)孔綜合面積為0.24-0.29m2，設(shè)置的節(jié)流孔板的節(jié)流率是采用CFD技術(shù)計(jì)算若干臺(tái)不同用途的典型車(chē)輛分析所得。

所述穩(wěn)定段用于穩(wěn)定氣流的流動(dòng)情況，長(zhǎng)度為lm_3m。所述風(fēng)扇連接至變頻電機(jī)，以拖動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，可根據(jù)實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)在最大扭矩工況、標(biāo)定工況時(shí)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，模擬風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)情況。所述風(fēng)扇包括風(fēng)扇扇體以及與其連接的風(fēng)扇軸，風(fēng)扇軸穿過(guò)導(dǎo)風(fēng)罩，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置為電磁脈沖式，安裝于風(fēng)扇軸上。本發(fā)明在原有汽車(chē)散熱器風(fēng)洞的基礎(chǔ)上，采用進(jìn)氣加熱及控制裝置模擬實(shí)際的環(huán)境溫度，此進(jìn)氣加熱及控制裝置有16根電阻絲，可根據(jù)調(diào)整通電電阻絲的個(gè)數(shù)和電流的變化，改變進(jìn)氣的溫度及溫度的瞬間波動(dòng)，模擬沙漠、戈壁、赤道附近的高溫區(qū)域中汽車(chē)熱管理的使用情況。采用節(jié)流孔板模擬發(fā)動(dòng)機(jī)艙和格柵的節(jié)流情況，節(jié)流孔板的形狀為正方形且邊長(zhǎng)為lm，厚度為0.04-0.2m,直板上挖16個(gè)小孔，小孔可以是圓形、方形、菱形等其他形狀。按照面積計(jì)算，用于商用車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的節(jié)流情況的每個(gè)小孔面積為0.025m2-0.029m2，16個(gè)小孔綜合面積為0.4-0.46m2 ;用于工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)艙的節(jié)流情況的每個(gè)小孔面積為
0.02m2-0.023m2,16個(gè)小孔綜合面積為0.32-0.37m2 ;用于發(fā)動(dòng)機(jī)后置式公交車(chē)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的節(jié)流情況的每個(gè)小孔面積為0.015m2-0.018m2,16個(gè)小孔綜合面積為0.24-0.29m2。采用變頻電機(jī)直接帶動(dòng)實(shí)車(chē)應(yīng)用的風(fēng)扇對(duì)散熱器模塊進(jìn)行散熱，可以方便的模擬汽車(chē)實(shí)際工況時(shí)風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)速度，避免常規(guī)汽車(chē)散熱器風(fēng)洞內(nèi)部氣流均勻產(chǎn)生的誤差。本發(fā)明專(zhuān)利的有益效果是:本發(fā)明為加熱冷側(cè)工質(zhì)，而中國(guó)專(zhuān)利201110299001.7為加熱熱源空氣，本發(fā)明旨在模擬環(huán)境中的空氣溫度變化，與上述專(zhuān)利的工作原理截然不同。本發(fā)明采用進(jìn)氣加熱及控制裝置模擬實(shí)際的環(huán)境溫度可以解決車(chē)輛熱管理系統(tǒng)的實(shí)車(chē)試驗(yàn)集中在夏季進(jìn)行的現(xiàn)實(shí)情況，可以不分時(shí)間和地域進(jìn)行熱管理系統(tǒng)熱負(fù)荷試驗(yàn)，極大縮短了新產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期。采用節(jié)流孔板并調(diào)整孔板的面積可以實(shí)際模擬不同種類(lèi)車(chē)輛內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)艙和格柵的節(jié)流情況，從而得到準(zhǔn)確的通過(guò)散熱器模塊的氣流流量，可以解決估計(jì)節(jié)流率過(guò)小時(shí)，因?yàn)闉楣烙?jì)的風(fēng)量比實(shí)際風(fēng)量大，使設(shè)計(jì)的散熱器模塊出現(xiàn)開(kāi)鍋現(xiàn)象；或假設(shè)節(jié)流率過(guò)大時(shí)，因?yàn)闉楣烙?jì)的風(fēng)量比實(shí)際風(fēng)量小，散熱器模塊尺寸設(shè)計(jì)過(guò)量。類(lèi)似的，鑒于風(fēng)扇的本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，導(dǎo)致流過(guò)散熱器模塊的氣流流動(dòng)非常不均勻，與標(biāo)準(zhǔn)散熱器風(fēng)洞試驗(yàn)要求的流過(guò)散熱器模塊內(nèi)部氣流均勻情況相差較大，采用CFD計(jì)算表明誤差大約為5-10%，也會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的散熱器模塊或出現(xiàn)開(kāi)鍋現(xiàn)象，或尺寸設(shè)計(jì)過(guò)量。采用瑞利分布仿真模擬實(shí)際環(huán)境溫度的變化也有類(lèi)似的效果，因此采用模擬實(shí)際運(yùn)行工況的汽車(chē)散熱器風(fēng)洞試驗(yàn)裝置試制汽車(chē)散熱器模塊更準(zhǔn)確、快捷、有效。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是進(jìn)氣加熱及控制裝置中的電阻絲的布置方式；圖3是3種不同節(jié)流孔板的結(jié)構(gòu)圖；其中1.空氣進(jìn)口段，2.進(jìn)氣加熱及控制裝置，3.節(jié)流孔板，4.穩(wěn)定段，5.測(cè)溫裝置，6.散熱器模塊，7.風(fēng)扇，8.轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置，9.變頻電機(jī)，10.接外界大氣。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說(shuō)明的是，下述說(shuō)明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。一種模擬實(shí)際運(yùn)行工況的汽車(chē)散熱器風(fēng)洞試驗(yàn)裝置，包括洞體，洞體內(nèi)部的進(jìn)氣方向上，依次設(shè)置進(jìn)氣加熱及控制裝置2、節(jié)流孔板3、穩(wěn)定段4以及測(cè)溫裝置5、散熱器模塊6、設(shè)有轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置8的風(fēng)扇7，所述風(fēng)扇7與外界大氣連通。散熱器模塊6包括水散熱器、增壓中冷器或油散熱器中的一種或多種。進(jìn)氣加熱及控制裝置2包括16排電阻絲，且電阻絲的通電個(gè)數(shù)和電流大小均能夠調(diào)節(jié)，從而與實(shí)際需要相適應(yīng)。改變加熱量，從而改變對(duì)進(jìn)口氣體的加熱升溫。節(jié)流孔板3是均勻設(shè)有16個(gè)孔的直板，用于實(shí)現(xiàn)汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的節(jié)流情況。直板為正方形，邊長(zhǎng)為Im,厚度為0.04m-0.2m?？资菆A形、方形或菱形。按照面積計(jì)算，該試驗(yàn)裝置用于商用車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)艙時(shí)，如載貨車(chē)、牽引車(chē)，每個(gè)孔面積為0.025m2-0.029m2，16個(gè)孔綜合面積為0.4-0.46m2 ;該試驗(yàn)裝置用于工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)艙時(shí)，每個(gè)孔面積為0.02m2-0.023m2,16個(gè)孔綜合面積為0.32-0.37m2 ;該實(shí)驗(yàn)裝置用于發(fā)動(dòng)機(jī)后置式公交車(chē)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)艙時(shí)，每個(gè)孔面積為0.015m2-0.018m2，16個(gè)孔綜合面積為
0.24_0.29m2。穩(wěn)定段用于穩(wěn)定氣流的流動(dòng)情況，長(zhǎng)度為lm_3m。風(fēng)扇7連接至變頻電機(jī)9，用于拖動(dòng)風(fēng)扇7轉(zhuǎn)動(dòng)，可根據(jù)實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)在最大扭矩工況、標(biāo)定工況時(shí)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，模擬風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)情況。風(fēng)扇7包括風(fēng)扇扇體及與其連接的風(fēng)扇軸，風(fēng)扇軸穿過(guò)導(dǎo)風(fēng)罩，轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置8為電磁脈沖式，安裝于風(fēng)扇軸上。由于風(fēng)扇7為吸風(fēng)方式抽風(fēng)，氣流從空氣進(jìn)口段I進(jìn)入，在進(jìn)氣加熱及控制裝置2中被加熱，加熱功率或產(chǎn)生的空氣溫升由檢測(cè)車(chē)型及應(yīng)用場(chǎng)景確定。十六條電阻絲的安裝位置如圖2所示。加熱后的空氣穿過(guò)節(jié)流孔板3，產(chǎn)生一定的壓力降，節(jié)流孔可以是圓形、方形、菱形等其他形狀，不同的車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的節(jié)流情況不同，節(jié)流孔板3的面積不同，以圓形為例，圖3(a)為商用車(chē)的節(jié)流孔板3，圖3(b)為工程機(jī)械的節(jié)流孔板3，圖3(c)為發(fā)動(dòng)機(jī)后置式公交車(chē)的節(jié)流孔板3。節(jié)流后的空氣進(jìn)入穩(wěn)定段4后，測(cè)量其溫度，根據(jù)溫升的變化調(diào)整電阻絲的通電個(gè)數(shù)和電流大小。然后氣流進(jìn)入散熱器模塊6實(shí)現(xiàn)熱交換，經(jīng)風(fēng)扇7排出。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種模擬實(shí)際運(yùn)行工況的汽車(chē)散熱器風(fēng)洞試驗(yàn)裝置，包括洞體，其特征在于，在所述洞體內(nèi)部的進(jìn)氣方向上，依次設(shè)置進(jìn)氣加熱及控制裝置、節(jié)流孔板、穩(wěn)定段、測(cè)溫裝置、散熱器模塊、設(shè)有轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置的風(fēng)扇，所述風(fēng)扇與外界大氣連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述散熱器模塊包括水散熱器、增壓中冷器或油散熱器中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述進(jìn)氣加熱及控制裝置包括若干排電阻絲，且電阻絲的通電個(gè)數(shù)和電流大小均能夠調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，進(jìn)氣加熱及控制裝置的電流按瑞利分布規(guī)律波動(dòng)，用于模擬車(chē)輛實(shí)際運(yùn)行時(shí)，進(jìn)風(fēng)溫度的波動(dòng)情況，其頻度2秒變化I次:Tact = VAT- (-1nri)05 式中:Tac;t是電阻絲加熱空氣達(dá)到的平均環(huán)境溫度，Λ T為進(jìn)風(fēng)溫度的波動(dòng)幅值，為3 5°C，Ttl 取值為 40 55°C ； 為偽隨機(jī)數(shù)，采用模擬: Xi = 16897.Xi^1 (mod(232-l))rj = Xi/(232-l) Xi為自然數(shù)，其中Xtl = 1373 ；i隨波動(dòng)頻度自然增加，為大于O的自然數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述節(jié)流孔板是均勻設(shè)有孔的直板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述直板為正方形，邊長(zhǎng)為lm，厚度為0.04m-0.2m ;所述孔是圓形、方`形或菱形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述直板上設(shè)有16個(gè)孔，按照面積計(jì)算,該試驗(yàn)裝置用于商用車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)艙時(shí),每個(gè)孔面積為0.025m2-0.029m2,16個(gè)孔綜合面積為0.4-0.46m2 ;該試驗(yàn)裝置用于工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)艙時(shí)，每個(gè)孔面積為0.02m2-0.023m2，16個(gè)孔綜合面積為0.32-0.37m2 ;該實(shí)驗(yàn)裝置用于發(fā)動(dòng)機(jī)后置式公交車(chē)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)艙時(shí)，每個(gè)孔面積為 0.015m2-0.018m2，16 個(gè)孔綜合面積為 0.24-0.29m2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述穩(wěn)定段用于穩(wěn)定氣流的流動(dòng)情況，長(zhǎng)度為lm_3m。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述風(fēng)扇連接至變頻電機(jī)，以拖動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述風(fēng)扇包括風(fēng)扇扇體及與其連接的風(fēng)扇軸，風(fēng)扇軸穿過(guò)導(dǎo)風(fēng)罩，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置為電磁脈沖式，安裝于風(fēng)扇軸上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種模擬實(shí)際運(yùn)行工況的汽車(chē)散熱器風(fēng)洞試驗(yàn)裝置，包括洞體，在所述洞體內(nèi)部的進(jìn)氣方向上，依次設(shè)置進(jìn)氣加熱及控制裝置、節(jié)流孔板、穩(wěn)定段、測(cè)溫裝置、散熱器模塊、設(shè)有轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置的風(fēng)扇，所述風(fēng)扇與外界大氣連通。本發(fā)明采用進(jìn)氣加熱及控制裝置模擬實(shí)際的環(huán)境溫度可以解決車(chē)輛散熱器模塊實(shí)車(chē)試驗(yàn)集中在夏季進(jìn)行的現(xiàn)實(shí)情況。采用節(jié)流孔板并調(diào)整孔板的面積可以實(shí)際模擬不同種類(lèi)車(chē)輛內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)艙和格柵的節(jié)流情況，直接使用風(fēng)扇吸風(fēng)散熱而不是采用均勻氣流散熱，采用瑞利分布仿真控制電熱絲中電流變化模擬實(shí)際環(huán)境溫度的波動(dòng)，上述措施使模擬實(shí)際運(yùn)行工況的汽車(chē)散熱器風(fēng)洞試驗(yàn)裝置試制汽車(chē)散熱器模塊更快捷有效。
文檔編號(hào)G01M9/02GK103149006SQ20131006498
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者閆偉, 王桂華, 胡玉平, 田吉安, 彭瑋, 曲佳順 申請(qǐng)人:山東大學(xué)