技术摘要：
本发明公开了一种用于汽车模型流固耦合实验的可变侧风装置，驱动电机；以及蜗杆，其与驱动电机的动力输出端相连接；蜗轮，其分别与蜗杆和第一齿条相啮合；第二齿条，其与第一齿条平行间隔设置；两个齿条滑块，其分别固定在风洞洞口外侧，两个齿条滑块与第一齿条和第二  全部
背景技术：
随着世界经济的飞速发展，人们的生活节奏也逐渐加快，汽车的车速也  随之提 高，因此汽车流固耦合问题对汽车行驶的安全性也越来越严重。在汽  车高速行驶时，在强 侧风的作用下，作用在车辆的气动力和气动矩会急剧增  加，影响行驶安全。研究结果表明 风洞试验环境和真实道路环境是存在差距 的。SAE  J2071标准推荐的风洞实验室的湍流度 要小于0.5％，而真实道路上 的湍流度一般大于2％，平均5％，最大为10-20％。而是否考虑 道路湍流分析  获得的减阻优化的结果不同，通常在风洞试验中，低湍流度的条件下高估了  一些减阻方法或气动部件的效果。因此将风洞的湍流度无限逼近真实的道路  情况，能够获 得更为精确的结果。同时，在风洞进行流固耦合问题的研究时，  需要对不同的侧风进行分 析，如阶跃，正弦侧风等。但现有的风洞采用的是  将试验段汽车偏转一个角度，模拟侧风的 形式。这样将试验段进行一定转角 的方式只能测试一定值的侧风情况，而无法满足实际形 式工况下不断变化的  侧风。 中国专利文献CN209446253U，公开了一种电动可调式汽车风洞试验模  型支撑装 置，包括：支撑架；以及导轨，其两端具有两个平行凸起，侧面设  有凹槽，并沿着所述支撑架 的轴向固定在所述支撑架上；电机，其固连于所  述导轨下端的凸起；丝杠，其可旋转的支撑 在所述导轨的两个凸起之间；支  撑座，其中心具有通孔，套设在所述丝杠上；丝杠螺母，其 固定在所述支撑  座的上表面或者下表面，所述丝杠螺母和丝杠螺纹配合；锁止螺母，其设 置  在所述凹槽内，能够沿着所述凹槽移动；弹簧片，其固定在锁止螺母侧面，  并且呈现弧 形半包围所述锁止螺母；U型支架，其固定在所述支撑座的下表  面或者上表面，并且外伸端 具有通孔。本实用新型具有高度电动调节、准确  调节、适用性广泛等特点。 中国专利文献CN109141804A，公开了一种用于汽车风洞天平支杆的锁 紧机构，其 包括：固定套筒，其上设置有与其固定连接的基座；布置在固定  套筒内部的活塞，活塞上设 置有与其固定连接的锁紧套筒，锁紧套筒内开有  导槽；设置在活塞与基座之间的弹簧；开 设在固定套筒上的压缩气体通道， 活塞能够在压缩气体的推动下与固定套筒相对运动；球 形卡钳，其上设置有  与其固定连接的固定销，球形卡钳围绕固定在基座上的摆动轴摆动， 固定销  在导槽内引导；当通过压缩气体通道加载压缩气体时活塞通过锁紧套筒的导  槽带 动固定销，球形卡钳围绕摆动轴摆动而进入解锁状态；当通过压缩气体  通道卸载压缩气体 时活塞通过锁紧套筒的导槽带动固定销，球形卡钳围绕摆  动轴摆动而进入锁紧状态。 通过上述专利文献的描述可知，目前国内现有的汽车风洞的专利大体针  对汽车 试验平台或者汽车风洞天平方面，缺少适用于模拟流固耦合试验的侧 风变化装置。 4 CN 111579201 A 说　明　书 2/6 页
技术实现要素：
本发明的目的是设计开发了一种用于汽车模型流固耦合试验的可变侧风  装置， 通过在风洞口处增设导流板，对侧风进行实时模拟，并且通过导流板  和蜗轮、蜗杆和齿条 的配合在最大程度上模拟真实的道路条件情况。 本发明的另一个目的是设计开发了一种用于汽车模型流固耦合试验的可  变侧风 装置的试验方法，根据不同试验所需的不同侧风条件，改变导流板角  度和风洞来流速度， 从而满足车速和侧风速度的要求。 本发明提供的技术方案为： 一种用于汽车模型流固耦合实验的可变侧风装置，包括： 驱动电机；以及 蜗杆，其与所述驱动电机的动力输出端相连接； 蜗轮，其包括同轴设置的第一齿轮和第二齿轮，且所述第一齿轮与所述  蜗杆相啮 合，所述蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角； 第一齿条，其与所述第二齿轮相啮合； 第一齿条滑块，其与所述第一齿条能够相对滑动； 第二齿条滑块，其与所述第一齿条滑块对称间隔设置； 第二齿条，其可滑动的设置在所述第二齿条滑块上，且所述第二齿条与  所述第一 齿条平行间隔设置； 多个第三齿轮，其同时与所述第一齿条啮合； 多个第四齿轮，其同时与所述第二齿条啮合，且所述第四齿轮分别与所  述第三齿 轮一一对应对称间隔设置； 多个导流板，其分别对应固定在所述第三齿轮和所述第四齿轮之间。 优选的是，多个齿轮限位器，其分别对应设置在所述第三齿轮和第四齿  轮上。 优选的是，所述第一齿条滑块设置2个。 优选的是，所述第二齿条滑块设置2个。 优选的是，所述导流板设置2个。 优选的是，还包括： 角位移传感器，其设置在所述第一齿轮上； 电机控制器，其设置在所述驱动电机上，并且所述电机控制器与所述角  位移传感 器和驱动电机相连接。 一种用于汽车模型流固耦合实验的可变侧风装置的试验方法，使用用于  汽车模 型流固耦合实验的可变侧风装置，包括如下步骤： 步骤1、将导流板的转角归零； 步骤2、开启风洞装置，将初始风洞来流速度设置为车速，直至流场达  到稳定； 步骤3、根据侧风速度和车速调节导流板的转角和风洞来流速度： θ＝arctanU/V； 式中，θ为导流板的转角，U为侧风速度，V为车速，u为风洞来流速度。 优选的是，当所述侧风为线性侧风时，侧风速度满足： 5 CN 111579201 A 说　明　书 3/6 页 U＝kt； 式中，t为流场达到稳定的时间，k为侧风速度对流场达到稳定的时间的 导数； 当所述侧风为正弦侧风时，侧风速度满足： U＝Asint； 式中，A为侧风速度对时间的正弦值的导数。 优选的是，所述步骤1中的转角为零时，所述导流板方向与风洞来流方 向平行。 本发明所述的有益效果： 本发明提供的用于汽车模型流固耦合实验的可变侧风装置，通过在风洞  口处增 设导流板，对侧风进行实时模拟，并且通过导流板和蜗轮蜗杆的配合  在最大程度上模拟真 实的道路条件情况，增加了风洞试验的准确性的同时也 提高了车辆风洞试验的效率。 本发明提供的用于汽车模型流固耦合实验的可变侧风装置的试验方法，  根据不 同试验所需的不同侧风条件，改变导流板角度和风洞来流速度，从而  保证车速和侧风速度 满足要求，提高了试验的准确度。 附图说明 图1是本发明所述用于汽车模型流固耦合实验的可变侧风装置的正视结  构示意 图。 图2为本发明所述用于汽车模型流固耦合实验的可变侧风装置的后视结  构示意 图。 图3为本发明所述驱动装置的结构示意图。 图4为本发明所述蜗轮的结构示意图。 图5为本发明所述蜗轮和驱动装置的装配结构示意图。 图6为本发明所述齿条的结构示意图。 图7为本发明所述第三齿轮的结构示意图。 图8为本发明所述第三齿轮和导流板的装配结构示意图。