本发明涉及风洞试验，具体涉及一种基于红外测试装置的风洞内轮胎外表面对流换热分布测试装置及测试方法。
背景技术：
1、轮胎是车辆唯一与地面接触的部件，其性能的好坏直接影响车辆的驾驶舒适性和安全性。由于橡胶材料的黏弹性，轮胎在使用过程中的温度可能会达到约100℃，高温会加速轮胎的老化，甚至造成安全事故，因此，了解轮胎表面对流换热系数的分布就显得非常重要。
2、专利号为201210193633.x、专利名称为一种轮胎温度场分析的对流换热系数确定方法的专利，其利用仿真软件cfd方法计算轮胎周围空气的流动及其与轮胎间的传热，从而确定轮胎表面对流换热系数、确定轮胎的表面温度和表面热流密度；轮胎表面对流换热系数h可以采用公式来计算获得，其中tw为轮胎表面温度tf为空气环境温度，q为轮胎表面热流密度。
3、但是，发明人认为，上述仿真软件cfd方法无法真实的模拟轮胎行驶状态，目前针对轮胎进行轮胎对流换热系数的实验测试方法也较少，因此，如何设计一种可真实的模拟轮胎行驶状态并能针对轮胎的对流换热系数进行有效测试的方法，是本领域的技术人员急需解决的技术问题。
4、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于红外测试装置的风洞内轮胎外表面对流换热分布测试装置及测试方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、本发明提供了以下技术方案：
3、一种基于红外测试装置的风洞内轮胎外表面对流换热分布测试装置，包括：风洞、以及设置在风洞中的旋转机构和红外热成像仪；在风洞中测试既能较为真实的模拟轮胎行驶状态又减少了其它换热的影响；
4、旋转机构用于驱动轮胎旋转模拟轮胎行驶状态，红外热成像仪用于测量轮胎的胎面温度和胎侧温度；
5、其中，轮胎的内侧附有加热层，加热层内侧附有隔热层，隔热层内侧为轮胎的内胎；加热层外侧与轮胎上的橡胶夹层之间设置有温度传感器；隔热层的使用降低了热量的散失。
6、优选的，所述加热层采用与加热毯类似的电加热层，所绝热层用纳米气凝胶毡二氧化硅隔热膜。
7、优选的，旋转机构包括转轴、轮毂和电机；转轴竖向转动连接在风洞中的基础面上；电机与转轴通过两个配合的锥齿轮进行驱动连接，轮毂固定在转轴端部，轮毂用于安装轮胎。
8、优选的，轮毂的外周壁上设置有导线引出气嘴，导线引出气嘴外侧依次固定设置有橡胶圈、密封圈；加热层和温度传感器的导线从导线引出气嘴引出并依次穿过橡胶圈、密封圈延伸至轮胎的外部；加热层和温度传感器引出的导线通过滑环分别与电源、电脑进行电连接；加热层和温度传感器的导线从特制气嘴引出，避免轮胎形状的破化。
9、优选的，轮胎安装在轮毂上后需要进行轮胎内部冲压，轮胎内部的气压通过内胎挤压加热层和隔热层，使加热层和隔热层紧密贴合。
10、优选的，红外热成像仪包括两个，两个红外热成像仪分别测量轮胎的胎面温度和胎侧温度；红外热成像仪胶粘在风洞的风洞壁上。
11、一种风洞中轮胎外表面对流换热分布测试方法，采用上述所述基于红外测试装置的风洞内轮胎外表面对流换热分布测试装置进行测试，包括以下步骤：
12、s61、在测试开始前获取轮胎上各胎层的厚度、各胎层对应的导热系数、以及风洞中的空气温度；
13、s62、将轮胎安装在旋转机构的驱动位上；
14、s63、旋转机构工作，让轮胎以一定的速度进行旋转；
15、s64、打开加热层对轮胎进行加热，加热到轮胎内外表面温度稳定时记录轮胎的外表面温度、内表面温度；
16、s65、根据对流换热系数公式进行对流换热系数的计算，对流换热系数公式如下：
17、
18、其中：h为所测对流换热系数，ti为稳态时所测轮胎内表面温度；to为稳态时所测轮胎外表面温度；tf为外界流体温度；d1、d2、d3、dn分别为轮胎胎层的组件厚度，λ1、λ2、λ3、λn分别为轮胎胎层的组件材料的导热系数。
19、加热层外侧与轮胎上的橡胶夹层之间设置的温度传感器进行轮胎内外表面温度检测时，由于加热层功率是固定的，故热流是固定的，与之相贴的橡胶夹层的材质也是一样的，所以温度也是一样的，测温时只记录任意一个点的温度就可以，温度传感器采用usb单路多路k型热电偶测温仪，便于将数据传到电脑。
20、轮胎上各胎层的厚度为轮胎的实测厚度，或是可根据轮胎的工程图纸、以及从轮胎仿真软件中获取；各胎层对应的导热系数从导热系数测量仪得出；风洞中的空气温度通过风洞中内置的温度测量工具获取。
21、本发明实施例提供的一种基于红外测试装置的风洞内轮胎外表面对流换热分布测试装置及测试方法，具有以下有益效果：本发明是专门为轮胎设计的对流换热系数测试装置，能针对轮胎多层组件分别计算其导热热阻，并能较为真实的模拟轮胎行驶状态，基于对流换热系数测试装置进行的流换热系数测试方法，在进行轮胎的的对流换热系数测试时具有较高的准确性。
1.一种基于红外测试装置的风洞内轮胎外表面对流换热分布测试装置，其特征在于，包括：风洞、以及设置在风洞中的旋转机构和红外热成像仪；
2.根据权利要求1所述的基于红外测试装置的风洞内轮胎外表面对流换热分布测试装置，其特征在于，旋转机构包括转轴、轮毂和电机；转轴竖向转动连接在风洞中的基础面上；电机与转轴通过两个配合的锥齿轮进行驱动连接，轮毂固定在转轴端部，轮毂用于安装轮胎。
3.根据权利要求2所述的基于红外测试装置的风洞内轮胎外表面对流换热分布测试装置，其特征在于，轮毂的外周壁上设置有导线引出气嘴，导线引出气嘴外侧依次固定设置有橡胶圈、密封圈；加热层和温度传感器的导线从导线引出气嘴引出并依次穿过橡胶圈、密封圈延伸至轮胎的外部；加热层和温度传感器引出的导线通过滑环分别与电源、电脑进行电连接。
4.根据权利要求2所述的基于红外测试装置的风洞内轮胎外表面对流换热分布测试装置，其特征在于，轮胎安装在轮毂上后需要进行轮胎内部冲压，轮胎内部的气压通过内胎挤压加热层和隔热层，使加热层和隔热层紧密贴合。
5.根据权利要求1所述的基于红外测试装置的风洞内轮胎外表面对流换热分布测试装置，其特征在于，红外热成像仪包括两个，两个红外热成像仪分别测量轮胎的胎面温度和胎侧温度；红外热成像仪胶粘在风洞的风洞壁上。
6.一种风洞中轮胎外表面对流换热分布测试方法，采用权利要求1-5任一项所述基于红外测试装置的风洞内轮胎外表面对流换热分布测试装置进行测试，其特征在于，包括以下步骤：
