“火环”（ Ring -of-Fire ，简称RoF）是一种先进的空气动力学测量概念，旨在捕捉真实条件下运动物体周围的高分辨率流动数据。它使研究人员和工程师能够观察到完整的尾流结构和瞬态空气动力学效应，而这些在传统的固定式风洞装置中难以实现。

 

火环”概念由代尔夫特理工大学空气动力学小组开发，并由LaVision公司提供商业支持和推广，为实验流体力学和计算流体力学（CFD）验证提供了一种强大的工具。

概念概述

在RoF测试中，测试对象穿过静止的测量区域。该区域内，一道宽阔的光幕界定了实际的测量体积，其中数千个充满氦气的微小肥皂泡（HFSB）会追踪气流的运动。测量区域还配备了高速摄像机，用于捕捉肥皂泡散射的光线。所有设备均由LaVision公司的DaVis软件同步控制。当目标物体（例如汽车、球或动物模型）穿过测量区域时，系统会捕捉周围流场的完整空气动力学“快照”。

汽车空气动力学

火环系统（RoF）能够深入分析行驶车辆产生的复杂尾流结构，帮助工程师优化空气动力性能。从提升车辆运动中的下压力和弯道稳定性，到降低电动汽车的阻力并延长续航里程，这些测量数据都为开发速度更快、效率更高的车辆设计提供了支持。

•    对全尺寸汽车后方至少 10 个车身长度的尾流结构进行详细分析
  对阻力源和流动分离的研究
  下压力和尾流相互作用研究（例如，赛车运动应用）
  在实际驾驶条件下验证CFD模型
  编队车辆空气动力学

运动空气动力学

通过捕捉运动运动员周围的气流和尾流结构，火环( RoF ) 系统提供可操作的空气动力学数据，用于优化姿势、设备和比赛策略，即使是微小的阻力减少也能转化为竞争优势。

运动空气动力学（足球、自行车等）
抛体运动和尾流动力学 
高速瞬态流动现象 
分组或排队测试中的交互效应

Biological Flight

在鸟类飞行研究中， “火环”（ Ring-of-Fire，RoF）系统为捕捉和分析自由飞行动物周围复杂的气流结构提供了一种强大的工具。例如，伦敦皇家兽医学院的Bomphrey教授和Usherwood教授开展的一项研究揭示了自由飞行鸟类尾流中此前未知的空气动力学特征，包括产生升力的尾涡和意想不到的下洗结构。这些发现为下一代仿生飞机设计提供了灵感。

• 
  机翼尾流结构 
  非稳定飞行中的升力产生 
  自然环境中涡旋结构的相互作用

真实世界测试环境

火环试验的关键在于拥有长距离、可控的室外试验场地。近年来，凯茨比隧道设施已成为公路空气动力学测试的理想场所，它拥有独特的2.7公里直道试验段、全年稳定的大气条件以及最小的环境干扰。

“火环”试验是对传统风洞试验的补充，是更广泛的空气动力学测量策略的一部分。风洞试验是受控基准空气动力学表征的黄金标准，而“火环”试验则能捕捉真实工况下的三维流动信息。两种方法结合使用，可提供完整的空气动力学理解。

随着计算模型变得越来越复杂，对高质量真实世界验证数据的需求不断增长，因此，火环测量成为现代空气动力学研究中模拟与现实之间的关键桥梁。

参考文献

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Biological Flight

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