汽车空气阻力系数的二次滑行测量法

汽车空气阻力系数的二次滑行测量法 第28卷第6期 2000年6月 华南理工大学(自然科学版) JournalofSouthChinaUniversityofTechnology (NaturalScienceEdition) V0l28No6 June2000 汽车空气阻力系数的二次滑行测量法 , 堑xt,”钟声龙,罗玉涛,黄晓昶【J%7.I7,———,一,f,.’, (华南理工大学交通学院,广东广州64.7TfffUl口』.I 摘要:在分析与论述国内外耐量汽车空气阻力系数常用试验方法的基础上,采用二次情行试验 方法测量汽车空气阻力系数,并对实车进行了相应的滑行试验通过对试验结果的丹析与比较, 证明了二次罱行法可有效地提高空气阻力系数攫I量的精度,误差范围控制在5%左右;同时简化 了试验条件,缩短了试验路段长度,提高了试验可靠度 关键词:三姿显乏兰; 中圈分类号:TK461 兰里墨塾;兰要;低速猾抒 文献标识码:A文章编号:1000 纥手,洌量 565X(2000)06——0044——05 汽车在水平道路上匀速行驶时的阻力,主要是滚动阻力和空气阻力.随着道路条件的改 善,车速的逐步提高,车辆克服空气阻力的能耗将大于克服滚动阻力的能耗…. 研究表明,空气阻力是与反映车辆外形特征的空气阻力系数以及迎风面积成正比的.空 气阻力系数的测量可以采用风洞试验和路面滑行试验两种方法.风洞试验条件稳定,数据重 复性好,但过小的缩尺模型所测得的数据与工程实际偏差较大;而1:1模型风洞试验测量空 气阻力系数效果真实,但试验所需费用较高,限制了一般条件的工厂应用.滑行试验成本低, 可靠性较高,实用性强;因此,国内外仍然大量采用路面滑行试验法来测定汽车的空气阻力 系数.我国国家标准GB1334—77就规定了可用汽车滑行试验方法来测定汽车在初速度= 50km/h时的滑行距离和空气阻力系数.美国1980年SAEJ(美国汽车 工程师协会)也推荐了 路面滑行试验法.. 1滑行试验方法概述 利用滑行试验方法来测定汽车的空气阻力系数已有几十年的历史.它的基本原理是应用 下列方程的解来求空气阻力系数(假设汽车在水平而无风的条件下滑行): d口CdAv… 一 dt一一 式中:挈——滑行减速度;g——重力加速度;,——滚动阻力系数;A——迎风面积; 口——车速;——汽车质量;Cd——空气阻力系数 由于滑行试验方法的不同,试验要求测量的变量及其测量精度亦各不相同国内外曾采 用以下几种方法:减速度法,交点法,时间法和行程法. 收稿日期:1999—12—30 *基金项目:广州市建委基金资助项目(台同编号9728) 作者简介:吴诰硅(1942一),男,教授,主要从事汽车结构 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 计算及汽车安全与电子技术的研究 第6期吴诰硅等:汽车空气阻力系数的二移=滑行测量法 减速度法和交点法已有30年的历史,经验证明这两种方法在测量精度方面没有保证,其 试验结果不可靠 时问法和行程法是使被测汽车以某一初速度(73)在已知滚动阻力系数的路面上滑行至 停车,测量}骨行时间或滑行行程,再通过数据处理求出空气阻力系数.其优点在于试验方法 及测量设备比较简单.如果道路及外界气候条件良好,测量精度有保证,重复进行多次试验 可得到可靠的结果.其缺点是当不大的情况下,滑行能量的消耗主要花在滚动阻力上.由 于空气阻力的能耗与车速成三次方比增大,若增大,虽可提高测量精度,但会使试验路段 增长,从而使试验路段的滚动阻力系数的测量精度较难以达到要求. 综合以上几种方法的优缺点,我们在试验中采用了二次滑行法,即在同一工况条件下, 将行程分为高速滑行区段(80,70km/h)和低速滑行区段(20,10km/h)进行试验;然后,再 采用时问法进行试验验证(6O,10km/h).二次滑行法与时问法和行程法相比,其优点在于: (1)二次滑行法将滑行分为两次(即低速滑行与高速滑行),缩短了试验路段长度,简化 了试验条件 (2)二次滑行法提高了高速}骨行区段的滑行初速度(D=75,90km/h).由于高速}骨行 中能量主要用于克服空气阻力,从而减小了滚动阻力系数误差对空气阻力系数的影响,提高 了试验精度 (3)在试验中采用了验证滑行试验,并将其结果对二次}骨行法的试验结果进行验证,有 利于提高试验的可靠度和精度. 2试验 试验依据GB7258—1997机动车运行安全技术条件和GBWF12536—90汽车滑行试验方 法进行 试验对象基本参数见表1. 表1两试验样车参数表 Table1Parametersoftwotestingautomobiles 试验气象为:晴,风速0.8m/s,平均气温27.5?.试验气象符台国标GB/T1253690 汽车滑行试验方法的要求. 行驶试验在机场道路进行.该道为平直,坚实的水泥路面,道路平均坡度为4‰.试验车 在行驶试验时,按技术条件,乘员数量及质量要求,载以相应载荷的砂 袋,按要求进行配置. 主要仪器设备有:风速仪,大气压力计,温度计,风向仪和车用非接触式速度计AEP一5(德 国达特朗公司1998年生产,”0.2%级”j. 2.1二次滑行试验 面积参数是测定汽车的迎风面积,即汽车行驶方向的投影面积?经测量,样车1的迎 风面积A:6.55m,样车2的迎风面积A2=8.075m 在同一路段及工况条件下,样车1和样车2车速分别从8Okm/h滑行至70km/h,重复 华南理工大学第28卷 进行试验,记录滑行试验数据.高速滑行曲线如图1,2所示 vm讧nh’v肚m_h.) 圉1样车1的高速惜行曲线图2样车2的高速滑行曲线 Fig1ThehighspeedslideCUI~rcsofFig2Thehighspeedslidecurvesof No.1automobileNo.2automobile 从图1,2中可知,高速槽行试验重复性和稳定性较好,可靠度高在同一路段及工况条 件下,样车I和样车2分别从20km/h滑行至lOkm/h,重复进行试验,记录槽行试验数据. 低速滑行曲线如图3.4所示. ?km.1 图3样车1的低速滑行曲线 Fig.3ThelowspeedslideCUI’VC$of No1automobile 从图3.4中可知,低速槽行试验可准确反映 普通滑行试km/h,重 由二次滑行试验所得结果拟台的计算益线与验证滑行曲线的比较见图5和图6. 根据二次槽行试验结果计算所得的滚动阻力系数和空气阻力系数,采用逐段积分的方 法.得到样车1与样车2的f计算曲线.由普通时间槽行法所得的实验数据,可画出样车 1与样车2的一验证曲线. 第6期吴诰硅等:汽车空气阻力系数的二次滑行测量法47 从图5,6中可知,计算曲线处于验证曲线的中间.由此可得出结论:二次滑行试验较普 通滑行试验精度高. 0】0203040506070 vhn-h1 图5样车1的验证滑行曲线 Fig5Thetesting~fidecurvesofNo.1automobile 验证理论公式: O10203040506070 -h, Ahn 图6样车2的验证滑行曲线 Fig.6ThetestingslidecurvesofNo2automobil ?F=Ff+F+F一FJ=0 警= ?F=+裟 = g(fo?i)+cdAv/(2115×) (2) (3) (4) (5) 上各式中:Ff——滚动阻力;F——空气阻力内 3结束语 从上述试验结果可看出,二次滑行法可提高高速滑行区段的滑行初速度,减小滚动阻 力系数误差对空气阻力系数测量的影响,并可显着地缩短试验路段长度,提高试验精度和可 靠度.由此可得出结论,二次滑行法显着优于普通时间法和行程法,可满足汽车测试的实际 需要.是一种较佳的空气阻力系数测试方法. ?鼬帅0 如?蛐?柏如0 m: 华南理工大学第28卷 参考文献: [1]余志生汽车理论[M]北京:机械工业出版杜,1996. [2]SAEJ.SAEHandbook[M],USA:SAEJ,1980. [3]倪佑民汽车滑行实验方法的改进和数据处理[J]汽车工 程,1982(2):35—43. [4][英]AJ赛伯里尔斯基.汽车空气动力学[M].杨尊正,邹仲贤译.北京: 人民交通出版社,1984 TheTwo?StageCoastdownTestingMethodto MeasuretheAutomobileAirDragCoefficient Wc,Gao-gui.LIUShao-hui,ZHONGSheng-long,LUOYu-tao,HUANGXiao-chang (CollegeofTrafficandCommunications,SouthChinaUnivofTech,Guangzh ou510640,China) Abstract:Inthispaper,atwo—stagecoastdowntestingmethodispresented.ItisbasedoN theformermethodsgenerallyadoptedbothathomeandabroadtodetermineth eairdrag coefficient.Theresultsofthetwo-stagecoastdowntestsofthevehicleareanalysedand compared.Itisshownthatthistestingmethodcanreducethedistanceofthetestingrun way.controlthetestingerrorwithin5%.simplifythetestingconditionsandimprovethe measuringaccuracyandthedegreeofreliability. stagecoastdowntestingmethod;theairdragcoefficient Keywords:thetwo— ;highspeed slide;lowspeedslide