又壕又神奇的汽车风洞又是什么鬼？原创
手机看
➤ 《风阻系数是个什么鬼?》自推送以来，就有粉丝表示&不介绍风洞，光吹逼风阻系数，就是在耍流氓&，并让舵手哥立马补上介绍风洞的文章。面对如此蛮横无理、提出各种要求的粉丝，我只想说给我再来一打。毕竟，风洞和风阻系数确实是密不可分的。如此专业、又能给车辙提出宝贵意见的粉丝，才是车辙持续前进的动力。况且，谁让我们就是对粉丝有求必应呢?所谓风洞(wind tunnel)，顾名思义理想当然就是能够产生风的洞。不过说是说风洞，但其形状却更像是隧道或者管道(别看到管就想撸!)。用高大上的专业术语来说，风洞是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟汽车、飞行器或实体周围气体的流动情况，并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备。世界上第一个风洞是腐国人韦纳姆(E.Mariotte)于年建成，并测量了物体与空气相对运动时受到的阻力。也许这个腐国人并没太大名气，但是鼎鼎有名的第一次飞翔在天空的莱特兄弟于1901年也建造了风速12米/秒的风洞，为他们的飞机进行有关的实验测试。一开始的风洞是为飞机、飞行器等进行空气动力学实验的，和汽车并没有半毛钱关系，那时的汽车也就能跑个三五十码，不怎么需要关注空气动力学。但随着汽车车速的提高，风阻系数对于汽车的油耗、风噪等的影响也越来越大，汽车界不得不考虑借助风洞实验来设计出在较低风阻系数的外观造型下还要能兼顾内部视野及空间的汽车。而奔驰，是这方面走在最前沿的。 奔驰不仅拥有德国斯图加特汽车工程研究院的风洞，而且又在辛德芬根(Sindelfingen)工厂内建造了两座集合气候模拟风洞的风洞实验室，这两座科技含量极高的风洞可模拟出摄氏零下40度至60度气温，风洞风速最高可达265公里/小时的任何恶劣的测试天气。而这也是奔驰新S级风阻系数可以达到惊人的0.24的原因。目前，全世界用于汽车空气动力学研究的风洞有50多座，主要分布在欧、美、日等国家。其中，德国奥迪公司的汽车风洞、德国斯图加特大学的汽车风洞和戴姆勒克莱斯勒公司的汽车风洞、美国通用汽车的风洞被业内称为&风洞界的F4&。在咱们国内，汽车空气动力学方面的研究起步晚，没有相应的技术积累，而且风洞实验室的建设和维护需要烧大量的人民币，因此我们国的研究明显落后于欧美等国家，目前本土车企中拥有独立风洞实验室的根本就没有，仅有同济大学上海地面交通工具风洞中心和吉林大学汽车风洞等少数高校所属的风洞。因此可想而知，有很多国产品牌最多也就做做模拟仿真计算下，根本就没有条件去做风洞试验的验证和优化，其实这也无可厚非，毕竟有些自主品牌能做到动力充足，驾驶体验不错，造型不难看，已经需要很用力了，再要求其优化空气动力学性能未免太强人所难了。当然，有很多车企，比如上汽大众、上汽通用等企业会通过与高校的合作去做风洞试验，来优化汽车的风阻系数。据说威朗经过近500次的优化以及超过200小时的风洞试验，才将风阻系数降低至0.27。也难怪宣传的时候要大吹大擂了，有逼不装非君子嘛!风洞主要由洞体、驱动系统和测量控制系统组成。洞体洞体主要分为三段，实验段、上游段和下游段。试验段是对模型进行必要测量和观察的重要部分，也就是摆车或者模型的那段。上游有提高气流匀直度、降低湍流度的稳定段和使气流加速到所需流速的收缩段或喷管。实验段下游有降低流速、减少能量损失的扩压段和将气流引向风洞外的排出段或导回到风洞入口的回流段。简单点来理解，就是上游将气流加速到所需的速度，实验段进行测量，下游段将气流减速。驱动系统所谓的驱动系统，最重要的便是巨型风扇了。这风扇究竟能有多巨型，以同济大学的气动-声学风洞为例，看下边的图就知道了。通过风扇旋转或压缩机转子转动来使气流压力增高来维持管道内气体稳定的流动，其最大风速可以达到250公里/小时。测量控制系统至于测量控制系统，其实严格来讲不算风洞的主要组成部分，因为你要做什么样的测量，就会有什么样的测量控制系统，因为风洞里可以做的测量也是很多种的，这个在后文我们会提到。风洞试验是在汽车空气动力学研发中必不可少的，可以用来做微型轿车到中型面包车实车的车辆风阻试验、车辆稳定性试验、侧风响应试验、车内外噪声试验、内流优化试验、雨刮器试验等等。有个问题，机智如你肯定会问，既然风洞这么高大上，那么做一次风洞试验要花费多少钱呢?这个问题嘛，我只能说做风洞试验就是在烧钱，因为一辆车真要做多次风洞试验来优化动力学性能的话，花费个几千万那是绝不夸张的。而这费用除了风洞的建设花费了巨大的成本和兼具专业素养和经验的风洞实验室工作人员很稀缺之外，另外的大头居然是电费!!!你没看错，就是电费。因为需要驱动巨大的风扇来产生高速流动的风，要求很高的功率，因此其供电都是有专门的设备，而且在做风洞试验过程中需要消耗大量的电。但是通过风洞进行的气动动力性能测试、气动声学测试和低噪声优化试验能够优化造型，降低风阻系数，从而降低空气动力阻力，便能降低油耗和风噪，达到节能减排和提升舒适性的目的，几千万又能算得了什么呢?那如此昂贵的风洞实验究竟怎么做呢?比如说想要测一个车的风阻系数，那肯定是需要知道流场的，风洞实验便是测量流场的最直接方法了。而烟流法是较为常用的方法，显示周围的气流流场以及模型表面的分离流和尾部涡流等。试验时，烟流发生器产生烟，并由梳状管排出烟丝，烟流试验风速通常选择在10-20 m/s之间。通过烟的轨迹便能大致能看出来周围流场究竟是什么样的了，通过专用设备采集和后期的处理便能得到精确的流场了。通过计算便能知道这个车的风阻系数，如果领导满意那还好，要是领导不满意，那无休无止的优化便又要上演了(那都是汽车工程师和设计师的泪啊!)。 车辙：全视角报道汽车的原创新媒体平台，目前最活跃的主流汽车自媒体之一，系&SA汽车行业自媒体联盟&创始成员，关注领域覆盖：产业、公司、车型、后市场及汽车文化。微信公众号：cartracks,欢迎关注！ 这篇文章来自第三方人士，太平洋汽车网获作者授权转载，文中所持观点不代表太平洋汽车网。文中所涉图片及视频资料均由作者提供，在此感谢！若您有投稿或者合作需求，请联系：。
请登录后操作
热门IT产品
