基于可测试性格栅的特种车辆冷却风量测试装置及方法与流程

本发明涉及车辆工程技术领域，具体涉及一种基于可测试性格栅的特种车辆冷却风量测试装置及方法。

背景技术：

目前特种车辆冷却系统的散热量成倍的增长，而车辆冷却系统布置空间的增加却极其有限，从而带来了车辆冷却系统的设计难度与日俱增，传统的冷却系统设计已不能满足需求。而冷却风量是决定一个冷却系统设计、冷却效果好坏的决定因素。

传统的特种车辆冷却风量的测试方法是利用风速仪或热线仪对进气格栅的迎风面进行定点的测试，由于车辆冷却风量的运动矢量是不均匀的，因而采用传统的测试方法会产生较大的误差，在实际使用过程中，通常会造成冷却风量不满足设计值，从而引起冷却系统性能恶化，造成车辆故障，影响车辆正常使用。如果能设计一种具有测试功能的进气格栅，在不增加额外装置的情况下，就能实时准确的测试到冷却风量的大小，从而可以达到预先判断车辆冷却系统是否正常工作，这样就可以使得驾驶员始终保持对车辆冷却性能信息的掌握。同时也为车辆的故障诊断以及健康管理带来极大的方便。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种特种车辆专用可测试性格栅装置，用来测试车辆的冷却风量。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于可测试性格栅的特种车辆冷却风量测试装置，包括进气格栅以及在进气格栅上安装的两组风量测量装置，所述两组风量测量装置相对布置；其中，每组所述风量测量装置包括多个等间隔布置的风速风量测片4、多个总压管2、多个静压管3和一个微压差计，风速风量测片4与总压管2、静压管3数量相同，分别一对一连接，风速风量测片4的动压接口连接总压管2一端，静压接口连接静压管3一端，多个总压管2另一端、多个静压管3另一端均连接到一个微压差计，所述多个等间隔布置的风速风量测片4替换进气格栅上原有的一部分支格栅叶片，与保留的格栅叶片穿插布置。

本发明还提供了一种基于可测试性格栅的特种车辆冷却风量测试系统，所述系统包括如权利要求1所述的装置，还包括在安装有两组风量测量装置的进气格栅上方布置的双扭线集流器，使得冷却风从双扭线集流器顶部穿过流向底部，并包括在双扭线集流器中沿着平行气流方向按照等面积法布置的一定数量的毕托管，用以测量进气流速。

优选地，所述系统还包括散热器总成。

优选地，所述系统还包括风扇蜗壳。

优选地，所述系统还包括动力总成装置。

本发明又提供了一种利用所述的系统进行特种车辆冷却风量测试的方法，包括以下步骤：

首先，在实车实际工况中，通过所有总压管2及所有静压管3分别得到进气格栅平均的总压p0及平均静压p，信号传输到微压差计1，从而得到进气格栅的平均动压p0-p；利用公式：

得到实车实际工况下的平均冷却气体流速u1，其中，ρ为空气密度；

然后，再在试验室内布置所述系统，当毕托管没有插入流场时，设双扭线集流器上某一点的冷却气体流速为u0，静压为p’，为了测得双扭线集流器上该点的流速，将毕托管顶端的小孔a对准此测量点，并使毕托管轴线与流向平行，这时，由于插入了毕托管，a点的流速被滞止为零，压力由原来的静压p’上升到滞止压力p0’，p0’不但包含了流体原来的静压力p’，而且还包含了由流体动能转化为静压力的部分；

对于a点沿着平行气流方向下游的另一毕托管所测冷却气体流速u，列出如下关系式：

所以，

从而可以得到相同工况下所有毕托管测得的平均冷却气体流速u’，以此为依据对比修正实车采集的风速数据。

优选地，所述对比修正实车采集的风速数据的步骤具体为：根据修正系数α进行修正，得到修正后的流速公式为:u1’＝αu’，用u1对标u1’，从而得到实车实际工况下u1的冷却风道气体流量，其中α为毕托管系数。

(三)有益效果

本发明的装置设计考虑在实际实车外场试验时对于实际工况条件下冷却风道的进气风量不具备获取途径以及一般进气风量测试系统不能适用于外场条件的因素，因此选择采用通过对动力舱进气格栅重新设计为可测试性进气格栅，将进气格栅平均抽取若干支格栅叶片，更替为平均式风速风量测试片，由于气流方向的不确定性以及分散性和随机性现象，同时也受不同型号具有不同叶片形状变化产生的影响，在设计过程中，进行基于试验台架风量标定流程，获得特定结构参数的可测试性格栅特征标定参数，在此标定参数基础上拟合修正可测试性格栅的测量值与实际真实风量之间的关系，使该装置能够实现针对实际进气格栅实车上进行外场动态工况下的风量测试。此外对于动力舱速度场在试验室内部的风量标定，采用二维激光多普勒测速技术，在动力舱进气格栅上方设计由可测试的双扭线集气装置，通过对车辆动力舱外流场的风量测试结果来标定修正不同风扇转速下可测试性格栅的测量值。

附图说明

图1为风量可测试性格栅装置结构示意图，其中a为整体结构示意图，b为a中的风速风量测片结构示意图；

图2为本发明设计的试验室内部风量标定用风量标定试验台架装置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种基于可测试性格栅的特种车辆冷却风量测试装置，本装置通过对进气格栅进行改进，在进气格栅上安装两组风量测量装置，两组风量测量装置相对布置。其中，嵌入风速风量测片，安装于实车冷却风道进气口，多个风速风量测片4等间隔穿插布置。每组所述风量测量装置包括多个等间隔穿插布置的风速风量测片4(替换进气格栅上原有的一部分支格栅叶片，与保留的格栅叶片穿插布置)、多个总压管2、多个静压管3和一个微压差计，风速风量测片4与总压管2、静压管3数量相同，分别一对一连接，风速风量测片4的动压接口连接总压管2一端，静压接口连接静压管3一端，多个总压管2另一端、多个静压管3另一端均连接到一个微压差计。

如图2所示，本发明还提供了利用图1所示的特种车辆冷却风量测试装置进行特种车辆冷却风量测试的方法，包括以下步骤：

首先，在实车实际工况中，通过所有总压管2及所有静压管3分别得到进气格栅平均的总压p0及平均静压p，信号传输到微压差计1，从而得到进气格栅的平均动压p0-p；利用公式：

得到实车实际工况下的平均冷却气体流速u1，其中，ρ为空气密度，

然后，再在试验室内，在安装有两组风量测量装置的进气格栅上方安装双扭线集流器(为空桶状)，使得冷却风从双扭线集流器顶部穿过流向底部，并在双扭线集流器中沿着平行气流方向按照等面积法布置一定数量的毕托管用以测量进气流速(双扭线集流器上一个点的流速用一个毕托管测量，为一对一的关系)，从而形成风量标定试验台架(散热器总成、风扇蜗壳、动力总成装置为风量标定试验台架中的现有装置)。当毕托管没有插入流场时，设双扭线集流器上某一点的冷却气体流速为u0，静压为p’。为了测得双扭线集流器上该点的流速，将毕托管顶端的小孔a对准此测量点，并使毕托管轴线与流向平行。这时，由于插入了毕托管，a点的流速被滞止为零，压力由原来的静压p’上升到滞止压力p0’。p0’不但包含了流体原来的静压力p’，而且还包含了由流体动能转化为静压力的部分。

根据理想的不可压缩流体的伯努利方程，对于a点沿着平行气流方向下游的另一毕托管所测冷却气体流速u，可列出如下关系式：

所以，

从而可以得到相同工况下所有毕托管测得的平均冷却气体流速u’，以此为依据对比修正实车采集的风速数据。由于毕托管总压孔和静压孔位置的不一致，流体滞止过程中的能量损失等因素使得毕托管测到的平均流速u’与压差(p0-p)的关系不能完全确定，而根据修正系数α(α为毕托管系数，由试验仪器标定得到)进行修正。从而得到修正后的流速公式为:u1’＝αu’，用u1对标u1’，从而得到实车实际工况下u1的冷却风道气体流量。

本发明测试装置是基于对特种车辆进气格栅进行了可测试性改进设计，利用对原车的进气格栅的叶片进行穿插布置，加以可测试性设计，从而达到了不改变原进气格栅形状，能够实车测试冷却风量，准确方便的目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。