重庆汽车风洞引发关注 八卦下这神秘的设备

2017-12-12 09:47   来源:华龙网

    10日晚,央视财经频道《经济半小时》播出重庆两江新区专题,充分展现新区的开放发展。其中,两江新区通过一系列举措吸引一大批人才“抢滩登陆”成为专题中的案例,中国汽车工程研究院股份有限公司汽研风洞中心首席专家朱习加博士就是这样的人才。

图为风洞施工现场。 图片来自两江新区官网

    “目前国内只有一家汽车风洞,汽车厂商如果进行空气动力学的检测等着风洞,排队都要排一年。”朱习加的这番介绍,道出了中国汽车工业的尴尬。

    遗憾的是,作为一个汽车大国,一座汽车风洞面对庞大的汽车市场“僧多粥少”。2016年6月,中国汽研投4.3亿在重庆建汽车风洞。曾供职于克莱斯勒汽车公司,拥有20余年海外空气动力学和声学开发经验的朱习加博士,被作为优秀的海外人才引入重庆,负责风洞建设技术支持、人才团队建设和培养、标准体系搭建等。

    目前,这个中西部首个汽车风洞项目已完成主体建筑施工,即将进入设备安装阶段。一旦投用后,它对于两江新区汽车产业转型升级、推动节能减排、构建市场导向的绿色技术创新体系具有重要意义。

    看到这,可能还是有不少网友对风洞比较陌生,今天我们就来聊聊这个神秘的风洞。

    所谓风洞(wind tunnel),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英国人韦纳姆(E.Mariotte)于1869~1871年建成,并测量了物体与空气相对运动时受到的阻力。也许这个英国人并没太大名气,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。

    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。

    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10-20m/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。

编辑:曹国会

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