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关于汽车风洞,你了解多少?

来源:汽车风洞 浏览:73次 时间:2022-10-28
汽车风洞是什么

汽车风洞,就是用来产生人造气流(人造风)的管道,在这种管道中能造成一段气流均匀流,就在这段风洞中进行,也即是为汽车空气动力学相关的研发而诞生的大型实验设施。与飞机风洞类似,汽车风洞模拟汽车行驶的外部环境,测试汽车风阻、风噪、热管理、驾驶稳定性等等。

㈡汽车风洞分类

1.全尺寸风洞和模型风洞

为试验1:1模型(全尺寸模型)或真车的风洞叫做“全尺寸风洞”,为试验缩比模型或零部件的较小尺寸的风洞叫做“模型风洞”。日本和前苏联多采用1:5比例的模型;欧美国家多采用1:3或1:4比例模型。目前(指2009年)全世界有近30座可用于全尺寸汽车试验的风洞。

2.全天候风洞、声学风洞、气动力风洞

全天候风洞(或气候风洞)可改变气流温度、湿度、阳光强弱和其他气候条件(雨、雪等);声学风洞在建造过程中采用了多种降噪措施,背景噪声极低,可以分离并测量出汽车行驶时产生的气动噪声。这两种风洞统称为特种风洞。其余一般风洞都是气动力风洞。近年来新建的风洞,都是气动/声学风洞,或气动/气候风洞,甚至气动/声学/气候风洞,这类风洞又称为多用途风洞。

㈢汽车风洞特点

“汽车风洞”中巨大的人造风,可模拟各种行车环境中遇到的空气阻力、噪声、热力学状态,以及天气环境甚至太阳辐射等,用以测试样车的安全性和操纵稳定性,最大限度地减少汽车在行驶中损失的动力,为设计更加节能、美观的汽车提供条件。

㈣汽车风洞的需求

总的来说,对汽车风洞的需求将增加。主要原因就是汽车厂商从逆向研发逐渐转为正向研发,尤其是新能源汽车。正如我们所看见的所感受到的,现在的汽车越来越像手机,注重研发新车,产品更新迭代速度加快,喜欢对比同行,宣传续航里程、百米加速、风阻系数等等一系列卖点。这都将增加对以汽车风洞为代表的汽车研究服务的需求。可以想象,无论是研发成本还是时间都得到了更好的控制,大大提高了工作效率。

  在没有环境风洞的条件下,车辆的热力学测试就要看老天爷的脸色。而有了环境风洞,一年12个月都可以充分利用模拟的环境为整车的开发进行调试。可以想象,无论是研发成本还是时间都得到了更好的控制,大大提高了工作效率。

汽车风洞有模型风洞、实车风洞和气候风洞等,模型风洞较实车风洞小很多,其投资及使用成本也相对小些。在模型风洞中只能对缩小比例的模型进行试验,其试验精度也相对低些。实车风洞则很大,建设费用及使用费用极高。世界上的实车风洞还不多,主要集中在日、美、德、法、意等国的大汽车公司。

汽车风洞也可以分为空气动力学-声学风洞和环境风洞。空气动力学-声学风洞大概就是模拟风阻对汽车行驶的影响,环境风洞大概就是模拟各种温度、湿度、阳光、雨雪等气候条件测试汽车,接下来,就来看看汽车环境风洞模拟试验吧。

㈤汽车环境风洞模拟试验

一、温度模拟

  目前国际主流的汽车环境风洞的温度模拟范围可以达到-40℃~+60℃。

低温-40℃是一个很低的温度,通常风洞中会采用二次制冷系统来实现低温控制,即在普通制冷系统中引入另一套载冷剂系统,该载冷剂需要具备优异的热传导性能和稳定性。载冷剂通过盘管在风洞流道中进行热交换。流道内的温度控制精度可达±0.5℃,也就是说,如果需要模拟的环境温度为-30℃,那么风洞内的温度就能达到-30.5℃~-29.5℃。

高温模拟一般是通过电加热或者锅炉加热来获取热量,或者采用电加热与锅炉加热相结合的方式,这样可以在节约能源的同时精确控制温度。

在风洞中模拟环境温度可以极大地提高汽车研发工程师的研发效率,不必在为夏天做低温试验,或者冬天做高温试验而烦恼。

二、阳光模拟

  汽车在一年之中每天的阳光照射情况都是不一样的,甚至于每个时刻的阳光照射都不一样,例如乌云,隧道等。那么风洞中是如何实现这一功能的呢?

  在风洞中的车辆测试段顶部会安置一套用于模拟日照条件的阳光模拟系统。该系统根据形式通常分为两类,一类是固定在测试段顶部的,即顶置式;另一类是通过安装一套弧形支架系统,即穹顶式。

  前者和后者的区别主要在于模拟角度的区别,前者只能模拟侧面和前方45°左右的阳光照射,而后者可以进行从早到晚的日升日落模拟。

  一般环境风洞中阳光模拟系统的日照辐射强度最高可达1200 w/㎡,这个强度是什么概念呢。举个例子,美国著名的死亡谷的阳光辐射强度也不过1000w/㎡,所以在环境风洞中可以模拟全球任何地方的日照条件。

  阳光模拟系统的每个灯源都有独立的电源和控制系统,使得光照控制精度可以达到±50 w/m2。在每个独立灯源上集成有网状挡板和遮光挡板,可以用于模拟车辆在乌云条件下低照射强度环境和通过隧道时的无照射环境。

  三、降雨模拟

  汽车环境风洞中还可以模拟从小雨,到中雨,暴雨等不同级别的真实降雨天气,雨量大小、雨滴直径和降雨时间都可以自由设定,工程师可以根据试验需要选择相应的降雨形式。

  甚至还可以在水中加入荧光剂,以便实现可视化流动显示,方便汽车工程师了解雨滴在汽车上真实的流动情况。

  降雨模拟是通过在环境风洞喷口前面或者后面安置喷枪,根据不同雨量大小设定,喷枪会喷出相应大小的雨滴,雨滴随着喷口的气流吹向测试车辆,从而形成降雨。

  四、降雪模拟

  如果没有汽车环境风洞,汽车工程师做降雪试验就需要等到寒冷的冬季,并且还不能控制雪量大小,只能“靠天吃饭”。但环境风洞完美解决了这一问题,在室内就能在任何时候进行降雪试验,雪量大小,降雪时间等都可以自由控制。大大缩短了新车型开发周期。
  环境风洞中降雪的实现也是通过在喷口前面或者后面安置喷枪,该喷枪能根据所需的雪量大小喷出夹带水滴的高压气体,在风洞流道内温度达到-10℃以下时凝结成冰粒,于是在试验车辆前方形成了降雪。

  降雪模拟可用于许多需要降雪环境的试验,如吸雪试验,即准确模拟在暴雪下车辆进气系统是否会被雪覆盖导致堵塞。

  环境风洞的出现使得汽车工程师在室内就可以制造出变化多端的天气情况,并根据试验要求,随时随地的改变温度、湿度、雨雪等条件,大大加快了车型开发进度。未来在国内自主车型开发过程中,环境风洞的作用将会进一步加强,对环境风洞的需求也会加大。
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