中汽中心工程院技術(shù)快報(bào)丨側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性開發(fā)與測試
時(shí)間：2024-03-29
整車側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性是指當(dāng)高速行駛的汽車通過跨海大橋、進(jìn)出山谷隧道，以及進(jìn)行超車會(huì)車時(shí)受到側(cè)向氣流的干擾后能保持穩(wěn)定安全行駛的能力，側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性較差的車輛進(jìn)入強(qiáng)橫風(fēng)環(huán)境時(shí)容易發(fā)生較大橫擺、側(cè)滑、車道偏離動(dòng)作，甚至出現(xiàn)側(cè)翻等失穩(wěn)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響行車安全。隨著整車抗縱向氣流能力（即風(fēng)阻性能）的開發(fā)越來越趨近完善，如何從抵抗側(cè)向氣流干擾的角度出發(fā)提升車輛保持穩(wěn)定行駛的能力，正成為國內(nèi)汽車行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。
近日，中汽中心工程院側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性開發(fā)團(tuán)隊(duì)針對整車側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性開發(fā)測試進(jìn)行了關(guān)鍵的技術(shù)攻關(guān)，已具備對外服務(wù)技術(shù)能力。可以面向整車開發(fā)流程中的不同階段，通過聯(lián)合仿真，風(fēng)洞測試，道路測試三種方式分別對從車身造型、底盤零部件參數(shù)方面對側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性關(guān)鍵性能指標(biāo)進(jìn)行測試分析和優(yōu)化。幫助客戶更好實(shí)現(xiàn)側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性控制，為后期整車性能開發(fā)目標(biāo)達(dá)成提供更大的優(yōu)化空間。
- 側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性動(dòng)力學(xué)仿真分析
圖1 動(dòng)力學(xué)仿真分析
側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性底盤動(dòng)力學(xué)仿真分析是基于底盤動(dòng)力學(xué)參數(shù)及側(cè)風(fēng)風(fēng)洞準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)測試結(jié)果建立包含空氣動(dòng)力學(xué)特征的仿真模型，參照《GB/T 41722-2022道路車輛側(cè)風(fēng)敏感性風(fēng)機(jī)輸入開環(huán)試驗(yàn)方法》與企業(yè)個(gè)性化定制側(cè)風(fēng)測試工況進(jìn)行整車側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性仿真分析和優(yōu)化。同時(shí)，可以面向主動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)的側(cè)風(fēng)工況控制進(jìn)行控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真和參數(shù)標(biāo)定。
表1 某車型氣動(dòng)力仿真精度
圖2 某車側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性動(dòng)力學(xué)仿真與試驗(yàn)對比分析
通過仿真與試驗(yàn)的對比，氣動(dòng)力模擬精度達(dá)99%，分析結(jié)果精度達(dá)90%，極高的仿真精度為整車側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性開發(fā)提供可靠的分析優(yōu)化手段。
- 側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性空氣動(dòng)力學(xué)仿真分析
根據(jù)實(shí)際的側(cè)風(fēng)測試試驗(yàn)場建立數(shù)字側(cè)風(fēng)試驗(yàn)場，可以通過空氣動(dòng)力學(xué)側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性仿真分析可在車型開發(fā)的早期階段僅通過車身外表面數(shù)據(jù)（CAS面/A面）以及測試車速、重心位置（軸荷比）、輪胎側(cè)偏剛度、載荷等信息，模擬實(shí)側(cè)風(fēng)道路試驗(yàn)中車輛的整個(gè)側(cè)偏過程以及風(fēng)區(qū)內(nèi)流場的變化過程，且可為車身外表面優(yōu)化方案的提出提供數(shù)據(jù)支持。
圖3 數(shù)字側(cè)風(fēng)試驗(yàn)場
數(shù)字側(cè)風(fēng)試驗(yàn)場可以還原真實(shí)的瞬態(tài)測試過程，可以得到該過程中的流場變化的同時(shí)可獲得車輛在進(jìn)出風(fēng)區(qū)過程中的側(cè)風(fēng)風(fēng)壓中心（即側(cè)向氣動(dòng)力中心）相較于車身位置的實(shí)時(shí)變化。
圖4 側(cè)風(fēng)風(fēng)壓中心位置變化
- 風(fēng)洞氣動(dòng)力學(xué)測試
圖5 風(fēng)洞氣動(dòng)力學(xué)測試
風(fēng)洞氣動(dòng)力學(xué)測試可測得穩(wěn)態(tài)側(cè)風(fēng)條件下的氣動(dòng)力結(jié)果，試驗(yàn)條件可控，可重復(fù)性較高，為氣動(dòng)造型優(yōu)化提供支持。測試通過風(fēng)洞天平轉(zhuǎn)角及出風(fēng)口氣流速度還原整車側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性真實(shí)道路測試過程中的車身外流場環(huán)境，對車輛進(jìn)行整車側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性模擬道路測試，獲得該車基準(zhǔn)狀態(tài)下的側(cè)向氣動(dòng)力準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)結(jié)果，分析不同氣動(dòng)套件對車輛側(cè)向氣動(dòng)力結(jié)果的影響，并對整車側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性潛在優(yōu)化方案進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)，風(fēng)洞的氣動(dòng)力學(xué)測試結(jié)果，可以作為輸入?yún)?shù)為底盤側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性開發(fā)的提供數(shù)據(jù)支持。
- 道路側(cè)風(fēng)測試
圖6 道路側(cè)風(fēng)測試
道路側(cè)風(fēng)測試與真實(shí)道路側(cè)風(fēng)行駛工況吻合度最高，可通過主觀評價(jià)和客觀測試方式獲得車輛實(shí)車動(dòng)態(tài)響應(yīng)，試驗(yàn)結(jié)果可靠性較高，能有效支持側(cè)風(fēng)性能優(yōu)化提供方案匹配和驗(yàn)證。客觀測試過程中通過慣導(dǎo)系統(tǒng)記錄車輛各運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間的變化，主要包括（但不限于）橫擺角速度、橫向加速度、側(cè)向位移、側(cè)傾角、側(cè)偏角等性能指標(biāo)參數(shù)。主觀評價(jià)則是以大眾消費(fèi)者角度通過主觀駕駛的方式，對橫風(fēng)環(huán)境下汽車的車道偏離程度、行駛穩(wěn)定性、車輛修正難易程度等進(jìn)行評價(jià)，直觀的將相關(guān)性能感受反饋給設(shè)計(jì)人員。團(tuán)隊(duì)基于國標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果已建立20+車型的側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性數(shù)據(jù)庫，可以為客戶方案優(yōu)化提供有力支撐。
同時(shí)，工程院團(tuán)隊(duì)也開展了面向智能駕駛的車道保持和車道居中行駛功能、側(cè)風(fēng)工況識別功能進(jìn)行策略驗(yàn)證和標(biāo)定方法研究，可以為智能駕駛相關(guān)技術(shù)提供支持和幫助。
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