一种散热器风速测量装置及其测量方法与流程

1.本发明涉及一种散热器风速测量装置及其测量方法，属于工程车辆热管理技术领域。


背景技术：

2.散热器是工程机械冷却系统最重要的部件之一，是发动机冷却液与空气进行热交换的换热设备。通过对发动机进行强制冷却，能保证发动机始终处于适宜的温度状态，避免发动机系统处于过热状态而不利于车辆发动机高效工作。
3.对发动机强制冷却所需的冷风由冷却风扇提供，风扇转动，迫使冷风通过散热器，实现热交换。根据热交换原理，冷却风量的大小直接决定了散热系统冷却效果。目前散热系统的设计主要依据理论和经验相结合的方式进行，而整车动力舱结构复杂，风阻与设计值会产生很大的偏差，导致实际风量不足而引起发动机过热，所以通过整机测试验证散热器冷却风量的大小从而为散热系统设计改进提供精确输入最终达到冷却风扇最佳匹配效果，至关重要。
4.整机散热器风速测量，目前较常用的方法是使用手持式风速仪，在确定的散热器出风面上，根据选取测点单点测量并人为记录实测结果，最后根据每个点所测量的风速原始数据由技术人员人为汇总分析处理以获得可用的风速或风量结果。
5.使用手持式风速仪测量可以测量散热器出风面的不同位置的风速，使用灵活，携带方便，但存在以下缺点：
6.(1)手持式风速仪受人为因素影响较大，没有可靠的固定方式，在某一位置处容易窜动，引起测量差异。
7.(2)单点测量，无法采集散热器出风面同一时刻的各测点风速值，会带来分析误差。
8.(3)测量重复性差，多次测量结果分析误差大。
9.(4)测量数据的记录与处理由人力完成，易产生累积误差，且数据处理效率低，耗时长。


技术实现要素：

10.目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种散热器风速测量装置及其测量方法。
11.技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
12.第一方面，一种散热器风速测量装置，包括：固定架、传感器支架、风速传感器，所述固定架设置为直角结构，固定架一面竖直排列有至少一个第一长条孔，固定架另一面竖直排列有安装定位孔。传感器支架两端分别通过螺栓与固定架一面的第一长条孔相连接。所述传感器支架固定有至少一个风速传感器。
13.作为优选方案，还包括通孔圆柱垫块，固定架的安装定位孔处设置有通孔圆柱垫
块。
14.作为优选方案，两个固定架之间的距离，可根据散热器的宽度来确定；传感器支架之间的距离可通过第一长条孔实现上下调节。
15.作为优选方案，所述传感器支架包括：支架单元，所述支架单元采用直角u形结构，所述支架单元的第一连接边、第二连接边均设置有第二长条孔，第三连接边设置有第三长条孔。两个支架单元开口相对，支架单元的第一连接边、第二连接边相互卡接组合成传感器支架。
16.作为优选方案，风速传感器固定在第一连接边、第二连接边之间，通过螺栓固定在第二长条孔上，螺栓穿过支架单元的第三连接边的第三长条孔与固定架的第一长条孔相连接。
17.第二方面，一种散热器风速测量装置的测量方法，包括如下步骤：
18.计算散热器风速测量装置上任意一个风速传速器的风速均值
19.计算散热器风速测量装置上所有风速传速器的风速均值
20.根据风速均值计算风速的不均匀性系数τ。
21.当τ越接近于0，散热器的出风越均匀；当τ越接近于1，散热器的出风越不均匀。
22.作为优选方案，风速均值的计算公式如下：
[0023][0024]
式中，
[0025]
—第i个风速传感器在一个测试记录周期内的平均风速，单位m/s；
[0026]
n—在一个测试记录周期内总共采集n个风速值，无量纲；
[0027]
—第i个风速传感器在一个测试记录周期内采集到的第j个风速值，单位m/s；
[0028]
—第i个风速传感器在一个测试记录周期内采集到的最小风速值，单位m/s；
[0029]
—第i个风速传感器所测一个记录周期内采集到的最大风速值，单位m/s。
[0030]
作为优选方案，风速均值的计算公式如下：
[0031][0032]
式中，
[0033]
—所有风速传感器所测一个记录周期内的平均风速，单位m/s；
[0034]
m—总共有m个风速传感器同时测试并采集风速信号，无量纲；
[0035]
—在一个测试记录周期内采集到的第i个风速传感器中的最小平均风速值，单位m/s；
[0036]
—在一个测试记录周期内采集到的第i个风速传感器中的最大平均风速值，单位m/s。
[0037]
作为优选方案，τ的计算公式如下：
[0038][0039]
有益效果：本发明提供的一种散热器风速测量装置及其测量方法，可均匀布置多个风速测量传感器，能够准确测量工程机械散热器迎风面或出风面的风速，操作简单，测量可重复性高；同时还可以根据散热器出风面的大小，进行测量点调整，测量范围广，通用性好；可以剔除人为因素影响，数据记录与处理自动完成，效率高。
附图说明
[0040]
图1为散热器风速测量装置使用结构示意图。
[0041]
图2为散热器风速测量装置结构示意图。
[0042]
图3为散热器风速测量装置的俯视示意图。
[0043]
图4为散热器风速测量装置的正视示意图。
[0044]
图5为支架单元结构示意图。
[0045]
图6为传感器支架结构示意图。
[0046]
图7为传感器支架与固定架局部放大图。
具体实施方式
[0047]
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
[0048]
如图1所示，一种散热器风速测量装置5在使用时，液压马达1、冷却风扇2、导风罩3、散热器4、散热器风速测量装置5依次安装，液压马达驱动冷却风扇旋转，提供冷却风穿过导风罩、散热器，散热器风速测量装置与散热器的耳边通过螺栓连接，若干个风速传感器均匀布置于散热器风速测量装置上，实现风速测量。
[0049]
如图2所示，一种散热器风速测量装置5，包括：固定架501、传感器支架502、风速传感器503，所述固定架501设置为直角结构，固定架501一面竖直排列有至少一个第一长条孔50101，固定架501另一面竖直排列有安装定位孔50102。传感器支架502两端分别通过螺栓与固定架一面的第一长条孔相连接。所述传感器支架502固定有至少一个风速传感器503。
[0050]
可选的，固定架通过安装定位孔采用螺栓与散热器的左右两侧的耳边相连接。
[0051]
如图3所示，可选的，还包括通孔圆柱垫块50103，固定架501的安装定位孔50102处设置有通孔圆柱垫块，用于配合不同长度的螺栓，调节风速传感器所在平面与散热器出风面的距离。一般地，风速传感器距管片式芯子25mm
±
3mm，距管带式芯子30mm
±
3mm。
[0052]
如图4所示，可选的，两个固定架之间的距离，可根据散热器的宽度来确定；传感器支架之间的距离可通过第一长条孔实现上下调节，两者组合即可实现风速测量面大小的调节。
[0053]
如图5所示，可选的，所述传感器支架包括：支架单元50201，所述支架单元采用直角u形结构，所述支架单元50201的第一连接边、第二连接边均设置有第二长条孔50202，第三连接边设置有第三长条孔50203。如图6所示，两个支架单元开口相对，支架单元的第一连接边、第二连接边相互卡接组合成传感器支架。如图7所示，风速传感器固定在第一连接边、第二连接边之间，通过螺栓固定在第二长条孔上，螺栓穿过支架单元的第三连接边的第三长条孔与固定架的第一长条孔相连接。通过调节支架单元相互插接的距离，用于实现测风
面宽度的调节。
[0054]
实施例1：
[0055]
对于单芯体散热器和串联式多芯体散热器，可根据散热器的高度和宽度，借助第一长条孔和第二长条孔，根据需要合理布置风速传感器的个数，如4
×
4平面矩阵、4
×
3平面矩阵或3
×
3平面矩阵等，实现多个风速传感器同时采集散热器表面风速。
[0056]
实施例2：
[0057]
对于并联式多芯体散热器，可根据散热器各芯体的高度和宽度，针对性的均匀布置各芯体风速传感器，方便单个芯体风速数据采集与分析。
[0058]
实施例3：
[0059]
一种散热器风速测量装置在进行风速测量时，散热器风速测量装置、风速数据采集处理模块、上位机模块依次连接，所述风速数据采集处理模块与散热器风速测量装置中的风速传感器连接，可实现风速传感器供电、风速信号采集与调理、数据存储以及数据处理功能。所述上位机模块用于风速数据采集启停控制、风速数据的调用、图表显示等功能。
[0060]
所述风速数据采集处理模块还运行有散热器风速测量方法，具体包含以下步骤：
[0061]
步骤一：单通道风速均值计算，如公式(1)：
[0062][0063]
式中，
[0064]
—第i个风速传感器在一个测试记录周期内的平均风速，单位m/s；
[0065]
n—在一个测试记录周期内总共采集n个风速值，无量纲；
[0066]
—第i个风速传感器在一个测试记录周期内采集到的第j个风速值，单位m/s；
[0067]
—第i个风速传感器在一个测试记录周期内采集到的最小风速值，单位m/s；
[0068]
—第i个风速传感器所测一个记录周期内采集到的最大风速值，单位m/s；
[0069]
步骤二：多通道平均风速计算，如公式(2)：
[0070][0071]
式中，
[0072]
—多个风速传感器所测一个记录周期内的平均风速，单位m/s；
[0073]
m—总共有m个风速传感器同时测试并采集风速信号，无量纲；
[0074]
—在一个测试记录周期内采集到的第i个风速传感器中的最小平均风速值，单位m/s；
[0075]
—在一个测试记录周期内采集到的第i个风速传感器中的最大平均风速值，单位m/s；
[0076]
步骤三：分析散热器表面风速的不均匀性，引入风速不均匀性系数，如公式(3)：
[0077][0078]
式中，τ—风速不均匀性系数，无量纲。
[0079]
τ的计算值为(0，1)，当τ越接近于0，说明散热器风速测量装置上任一个风速传感器的风速值与整个风速传感器组成阵列的风速值越接近，也就是说，散热器的出风越均匀。相反的，当τ越接近于1，说明散热器风速测量装置上任一个风速传感器的风速值与整个风速传感器组成阵列的风速值越远离，也就是说，散热器的出风越不均匀。通过所述风速数据处理方法计算所得参数结果可在上位机模块调用与显示，方便技术人员直接使用与分析。
[0080]
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。