2.2汽车侧风特性的研究方法
国内外通常利用风洞实验、道路实验和数值模拟等方法进行侧风特性的研究。
2.2.1风洞实验法
（1）横摆模型法横摆模型是汽车侧风风洞试验研究的常规方法。将汽车或模型固定放置在风洞试验段中，使用风洞转盘来实现一系列横摆角β，根据相对运动原理，用车身斜前方来流的两个分量分别模拟车身的运动和车身受到的侧风作用，模型安装如图 2-2 所示。此方法实现起来比较简单，只需基本的风洞试验测试设备，可以方便的进行定量与定性试验，属于较常规的汽车风洞试验项目。
 
图2-2  横摆模型法示意图
1960 年，Barth用这种方法研究非对称气流对汽车缩尺模型气动特性的影响。1967 年Grotewohl也用此方法研究了汽车缩比模型的侧风效应。1980 年，Hogue J. R.用这种方法研究了整车模型的空气动力特性。1999 年，美国南加州大学（University of Southern California）研究人员Bogdan Marcu和Fred Browand用这种方法对侧风作用下三车队列的流场特性进行研究。研究间距变化对侧风作用下汽车气动力的影响。
用这种稳态的横摆模型风洞试验方法通常只能得到特定车速（Va）和侧风速度（VW）下的气动力特性，很难进行车速和侧风风速随时间变化的气动特性研究，无法捕捉瞬态侧风阵风影响下的流场状态，不能得到汽车对于瞬态侧风的敏感特性，也无法研究非稳态车速对气动特性的影响。
通常在横摆角达到预先设定值且风洞试验段流场稳定后进行稳态的气动力和力矩测量。1986 年，Garry K. P.和Cooper K .R. 将汽车模型放置在试验段上，尝试以一定的角速度横摆模型，同时在动态横摆过程中测量气动载荷。试验结果表明，动态横摆过程所测数据的大小与稳态横摆试验结果很相近，但是在摆动频率上有些滞后。1997年，Gillieron P.等人用这种方法结合图像处理技术对汽车尾流进行瞬态分析，2005年，法国国立工艺学院（Conservatoire National des Arts et Métiers）的F. Chometon和A.Strzelecki等人用这种试验方法和PIV测量技术研究了一种简化汽车模型的瞬态尾流特性，但是用这种方法很难对气动力进行瞬态测量和客观解释。
（2）引入侧风法
引入侧风法是将汽车或模型以无横摆的方式固定放置在风洞试验段中，使用第二个风源与控制机构引入与风洞主气流在同一水平面内且成一定角度的气流，以合成气流模拟侧风阵风的作用，如图 2-3 所示。通过有规律的改变引入气流的速度大小，实现可控制的不同速度大小和方向的合成气流，从而形成各种状态的侧风环境。
 
图 2-3 引入侧风法示意图

 
图2-4英国杜伦大学瞬态侧风模拟装置
1991 年，英国杜伦大学（Durham University）的学者R. G. Dominy用引入第二风源的方法进行了汽车侧风试验，风源由穿孔板进行控制，与风洞主气流成一定角度。尽管这一方法可以实现侧风的边界层效应，但是在两股气流的混合和风源控制机构所产生的气流分离上还存在一些问题。1998 年，R. G. Dominy和A. Ryan用这种方法测量了 30°横摆气流下斜背式轿车模型的瞬态气动力数据。这一方法在时间和空间上很难对侧风进行控制，风源控制机构所能够模拟的横摆角度的范围也受到限制，只能形成 30°横摆角的气流。1999 年，R. G. Dominy和A. Ryan又对风源控制机构进行了改进，用交替打开和关闭的百叶窗代替原来的穿孔板控制第二风源，提高了工作效率，但是横摆角仍然限制在 30°，这一风洞试验装置如 图2-4 所示。
引入侧风法可以分别控制两股气流的特性，实现对车速和侧风速度的单独控制，通过调节气流状态，能够模拟侧风的瞬态特性。但是这种方法不容易控制两股气流的混合位置，往往难以得到所需的气流状态。因为难以精确控制两股气流的汇合与干涉，所以不容易分清所要研究的车速与侧风速度的变化规律，影响了结果的准确性。此外这种方法需要开发特殊的较复杂的试验装置，以产生并控制第二股气流，因此投入的人力和时间成本较高。此外，1994年Bearman尝试通过摆动模型上游的风洞拐角导流片，产生正弦气流来模拟横摆气流的作用。然而即使在非常低的频率下，模型周围的气流还是不能及时调整到要求的横摆角。同时，风扇运动和墙壁之间的相互作用会带来更多的问题。 面向侧风行驶安全性的车身外流场湍流数值模拟与优化(5):http://www.751com.cn/cailiao/lunwen_9422.html