Способ определения на модели транспортного средства аэродинамических характеристик транспортного средства

 

Изобретение относится к технике транспортного машиностроения и может быть использовано в отраслях народного хозяйства при создании автомобильного, железнодорожного и др. транспорта, а также при создании летательных аппаратов. Изобретение позволяет повысить экономичность при заданной точности при определении распределенных аэродинамических характеристик за счет сокращения эксплуатационных расходов на проектирование, изготовление и испытание модели. Способ включает воздействие на установленную в аэродинамической трубе модель транспортного средства набегающим потоком, измерение и регистрацию давления в дренажных отверстиях модели, по которому по известным зависимостям определяют аэродинамические характеристки. Перед воздействием набегающим потоком на модель наносят бароиндикаторное покрытие (БП), регистрируют изменение спектра цветности БП в процессе воздействия на модель набегающим потоком. По изменению спектра цветности определяют зависимости изменения давления и узловые точки (точки перегиба, экстремумы и т.п.), затем при том же режиме воздейстия набегающим потоком измеряют давление в дренажных отверстиях, соответствующих узловым точкам и с учетом этих изменений коррелируют выявленные с помощью БП зависимости изменения давления на поверхности модели. 6 ил.

Изобретение относится к технике транспортного машиностроения и может быть использовано в отраслях народного хозяйства при создании автомобильного, железнодорожного и другого транспорта, а также при создании летательных аппаратов.

Предлагаемый способ необходим для определения распределенных по длине корпуса ТС АХ ((∂Cx/, ∂Cy/)) одновременно с распределением давления (Ср) по его поверхности для выбора расчетных случаев нагружения конструкции ТС.

Способ предпочтителен для определения АХ сложных компоновок (с различного рода надстройками, боковыми элементами, обтекателями, блоками и т.д.).

Известен способ определения АХ ТС, включающий воздействие на установленную в аэродинамической трубе модель ТС набегающим потоком и последовательную регистрацию давления в каждом дренажном отверстии, по которому по известным расчетным зависимостям определяют распределенные АХ.

Указанное техническое решение обеспечивает заданную точность определения АХ ТС, однако приводит к увеличению труда и материальных затрат вследствие проведения измерений давления во всех дренажных точках модели и отсюда более длительной работе аэродинамической трубы, обусловленной неопределенностью необходимого увеличения числа измерений давления в дренажных отверстиях для обеспечения заданной точности АХ.

Задачей изобретения является повышение экономичности при заданной точности при определении распределенных АХ за счет сокращения расходов на проектирование, изготовление и испытание модели. Задача решается тем, что в известном способе определения аэродинамических характеристик на модели ТС, заключающемся в воздействии на установленную в аэродинамической трубе модель набегающим потоком, измерении и регистрации давления в дренажных отверстиях модели, по которому по известным зависимостям определяют аэродинамические характеристики, перед воздействием набегающим потоком на модель наносят бароиндикаторное покрытие, определяют по изменениям спектра цветности бароиндикаторного покрытия в процессе воздействия набегающим потоком зависимости изменения давления по длине и поперечным сечениям модели и узловые точки этих зависимостей, а затем при том же режиме воздействия набегающим потоком измеряют давление в соответствующих узловым точкам дренажных отверстиях и с учетом этих измерений коррелируют выявленные с помощью бароиндикаторного покрытия зависимости изменения давления на поверхности модели.

На фиг. 1 и 2 изображены спектры цветности 1 и 2 БП на верхней и нижней образующих автомобиля 3 (области постоянного давления условно отмечены штриховкой различной тональности в соответствии с изменением цвета БП после нагружения модели аэродинамическим потоком), зависимости 4 и 5 распределения коэффициента давления Ср по длине этих образующих. Зависимости получены по результатам расшифровки спектра цветности БП с помощью тарировочного спектра 6. На кривых 4 и 5 иллюстрируется также выбор узловых точек (индексы Δ, Δ').

На фиг. 3 и 4 иллюстрируются результаты замера давления (индексы 0, 0') в дренажных отверстиях, соответствующих узловым точкам, и построены искомые зависимости 7 и 8 распределения коэффициента давления Ср по длине образующих модели, как результат корреляции кривых 4 и 5 с учетом замера давления в дренажных отверстиях.

На фиг. 5 и 6 в качестве примера применения разработанного способа представлена зависимость распределения по длине модели аэродинамического коэффициента ∂Cy/ подъемной силы, полученная по результатам интегрирования распределения давления (кривые 7 и 8 фиг. 3) по корпусу автомобиля.

Предложенный способ определения АХ на модели реализуется следующим образом.

В а р и а н т 1.

Перед воздействием набегающим потоком на модель наносят бароиндикаторное покрытие.

Выводят аэродинамическую трубу на заданный режим и регистрируют изменение спектра цветности бароиндикаторного покрытия (фиг. 1, поз. 1, 2) в процессе воздействия набегающим потоком.

По результатам регистрации спектра цветности бароиндикаторного покрытия определяют зависимости изменения давления по длине (фиг. 1, поз. 4, 5) модели, а если требуется, то и по поперечным сечениям.

Полученные зависимости давления отличаются высокой информативностью, так как давление фиксируется по всей поверхности модели. Однако с помощью бароиндикаторного покрытия не представляется возможным определить давление в затененных зонах по отношению к источнику света, например, за выступающими элементами, боковыми элементами и т.д.

На кривых определяют оптимальную схему расположения узловых точек (точки перегиба, экстремумы) при заданном их количестве, позволяющую с помощью специально подобранных полиномов (сплайнов) максимально точно описать измеренное поле давления. Узловые точки показаны на фиг. 1 на кривых 4 и 5 индексом Δ, Δ'.

Воздействуют набегающим потоком на модель, на которой дренажные отверстия соответствуют схеме расположения узловых точек. При этом на модель воздействуют набегающим потоком с режимами, соответствующими режимам обтекания модели с нанесенным на ее поверхность бароиндикаторным покрытием.

Измеряют и регистрируют давление в дренажных отверстиях (фиг. 3, индекс o, o').

Выявленные с помощью бароиндикаторного покрытия зависимости (фиг. 1, поз. 4, 5) коррелируют с учетом величин давления, замеренных в указанных дренажных отверстиях. Получают искомую зависимость распределения давления (фиг. 3, поз. 7, 8).

После регистрации давления в дренажных отверстиях прекращает воздействие на модель набегающим потоком, а распределенные по корпусу АХ получаю интегрированием распределения замеренного давления по длине модели.

В качестве примера на фиг. 3 приведено распределение коэффициента подъемной силы ∂Cy/ по длине модели, полученное по предлагаемому способу.

В а р и а н т 2. Отличается от варианта 1 тем, что дополнительно воздействуют набегающим потоком на модель, выполненную в уменьшенном масштабе и установленную в аэродинамическую трубу с меньшей площадью рабочей части по сравнению с исследуемой моделью (а значит и с меньшими эксплуатационными расходами на изготовление и испытания модели). При этом перед воздействием набегающим потоком на эту модель наносят бароиндикаторное покрытие.

Причем сначала регистрируют изменение спектра цветности бароиндикаторного покрытия в набегающем потоке на модели уменьшенного масштаба, а затем при одинаковых режимах воздействия потоком измеряют давление в дренажных отверстиях исследуемой модели.

Остальные операции аналогичны описанным для варианта 1.

Поскольку стоимость эксплуатации маломасштабной модели практически на порядок меньше стоимости эксплуатации исследуемой модели в типовой аэродинамической трубе, достигается дополнительная по сравнению с вариантом 1 экономия материальных средств.

Изобретение позволяет исключить цикл дорогостоящих испытаний для достижения заданной точности и достоверности полученных величин АХ. Следовательно, сокращается время работы аэродинамической трубы, так как сокращается число измерений давления в дренажных отверстиях, а также повышается точность измерений за счет выявления детальной картины распределения давления с помощью бароиндикаторного покрытия.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НА МОДЕЛИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, заключающийся в воздействии на установленную в аэродинамической трубе модель транспортного средства набегающим потоком, измерении и регистрации давления в дренажных отверстиях модели, по которому по известным зависимостям определяют аэродинамические характеристики, отличающийся тем, что перед воздействием набегающим потоком на модель наносят бароиндикаторное покрытие, определяют по изменениям спектра цветности бароиндикаторного покрытия в процессе воздействия набегающим потоком зависимости изменения давления по длине и поперечным сечениям модели и узловые точки этих зависимостей, а затем при том же режиме воздействия набегающим потоком измеряют давление в соответствующих узловым точкам дренажных отверстиях и с учетом этих измерений коррелируют выявленные с помощью бароиндикаторного покрытия зависимости изменения давления на поверхности модели.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6