汽車風(fēng)洞

汽車風(fēng)洞就是用來產(chǎn)生人造氣流(人造風(fēng))的管道。在這種管道中能造成一段氣流均勻流動的區(qū)域，汽車風(fēng)洞試驗就在這段風(fēng)洞中進行。

汽車風(fēng)洞-概述　　

就是用來產(chǎn)生人造氣流(人造風(fēng))的管道。在這種管道中能造成一段氣流均勻流動的區(qū)域，汽車風(fēng)洞試驗就在這段風(fēng)洞中進行。汽車風(fēng)洞中用來產(chǎn)生強大氣流的風(fēng)扇是很大的，比如奔馳公司的汽車風(fēng)洞，其風(fēng)扇直徑就達(dá)8.5m，驅(qū)動風(fēng)扇的電動功率高達(dá)4000kW，風(fēng)洞內(nèi)用來進行實車試驗段的空氣流速達(dá)270km/h。建造一個這樣規(guī)模的汽車風(fēng)洞往往需要耗資數(shù)億美元，甚至10多億，而且每做一次汽車風(fēng)洞試驗的費用也是相當(dāng)大的。 　　

汽車風(fēng)洞有模型風(fēng)洞、實車風(fēng)洞和氣候風(fēng)洞等，模型風(fēng)洞較實車風(fēng)洞小很多，其投資及使用成本也相對小些。在模型風(fēng)洞中只能對縮小比例的模型進行試驗，其試驗精度也相對低些。實車風(fēng)洞則很大，建設(shè)費用及使用費用極高。目前世界上的實車風(fēng)洞還不多，主要集中在日、美、德、法、意等國的大汽車公司。

汽車風(fēng)洞-技術(shù)發(fā)展歷史　　

1871年英國人建成了世界上公認(rèn)的第一個風(fēng)洞。美國的萊特兄弟（O.Wright和W.wright）于1901年制造了試驗段0.56米見方，風(fēng)速12/s的風(fēng)洞，進而在1903年發(fā)明了世界上第一架實用的飛機。風(fēng)洞的大量出現(xiàn)是在20世紀(jì)中葉。 　　

1932年瑞士阿克雷特（G.Ackttet）建成了世界第一座超聲速風(fēng)洞，試驗段面積0.4米×0·4米，馬赫數(shù)(風(fēng)速與聲速之比）2，當(dāng)時主要為了試驗炮彈的氣動力作用和研究超聲速流動而設(shè)計。 　　

1956年為了適應(yīng)跨超聲速飛行器的發(fā)展，美國建成世界最大的跨超聲速風(fēng)洞，試驗段面積488米×4.88米，馬赫數(shù)0.8-4.88，功率為16.1萬Kw。 　　

1958年，美國航天局建成試驗段直徑0.56米，馬赫數(shù)可高達(dá)18-22的高超聲速風(fēng)洞。 　　1980年，美國將一座舊的低速風(fēng)洞改造成為世界最大的全尺寸風(fēng)洞(可以直接把原形飛機放進試驗段中吹風(fēng))，試驗段面積24.4米×12.2米，風(fēng)速150m/s，功率10萬Kw。 　　

1975年，英國建成一座低速壓力風(fēng)洞，試驗段5米×4.2米，風(fēng)速95-110m/s，壓力3個大氣壓，功率1.4萬kW，試驗雷諾數(shù)(它是一個無量綱數(shù))8×106。 　　

1980年代，美國建成一座低溫風(fēng)洞，以氮氣(氮氣凝固點低，適于低溫下工作)為工作介質(zhì)，溫度范圍340-78K，壓力可達(dá)9個大氣壓，試驗段2.5米×2.5米，馬赫數(shù)0.2-1.2，雷諾數(shù)高達(dá)120×106。 　　

1977年，中國空氣動力研究與發(fā)展中心建成亞洲最大的低速風(fēng)洞，串聯(lián)雙試驗段：8米×6米和16米×l2米，風(fēng)速100m/s，功率7800kW。

汽車風(fēng)洞-原理　　

風(fēng)洞是能人工產(chǎn)生和控制氣流，以模擬飛行器或物體周圍氣體的流動，并可量度氣流對物體的作用以及觀察物理現(xiàn)象的一種管道狀實驗設(shè)備，它是進行空氣動力實驗最常用、最有效的工具。風(fēng)洞實驗是飛行器研制工作中的一個不可缺少的組成部分。它不僅在航空和航天工程的研究和發(fā)展中起著重要作用，隨著工業(yè)空氣動力學(xué)的發(fā)展，在交通運輸、房屋建筑、風(fēng)能利用和環(huán)境保護等部門中也得到越來越廣泛的應(yīng)用。用風(fēng)洞作實驗的依據(jù)是運動的相對性原理。

汽車風(fēng)洞-分類全尺寸風(fēng)洞和模型風(fēng)洞

風(fēng)洞口的氣流作用篩為試驗1：1模型（全尺寸模型）或真車的風(fēng)洞叫做“全尺寸風(fēng)洞”，為試驗縮比模型或零部件的較小尺寸的風(fēng)洞叫做“模型風(fēng)洞”。日本和前蘇聯(lián)多采用1：5比例的模型；歐美國家多采用1：3或1：4比例模型。目前（指2009年）全世界有近30座可用于全尺寸汽車試驗的風(fēng)洞。

全天候風(fēng)洞、聲學(xué)風(fēng)洞、氣動力風(fēng)洞

全天候風(fēng)洞（或氣候風(fēng)洞）可改變氣流溫度、濕度、陽光強弱和其他氣候條件（雨、雪等）；聲學(xué)風(fēng)洞在建造過程中采用了多種降噪措施，背景噪聲極低，可以分離并測量出汽車行駛時產(chǎn)生的氣動噪聲。這兩種風(fēng)洞統(tǒng)稱為特種風(fēng)洞。其余一般風(fēng)洞都是氣動力風(fēng)洞。近年來新建的風(fēng)洞，都是氣動/聲學(xué)風(fēng)洞，或氣動/氣候風(fēng)洞，甚至氣動/聲學(xué)/氣候風(fēng)洞，這類風(fēng)洞又稱為多用途風(fēng)洞。

試驗段尺寸

一種是截面積S<10平米的風(fēng)洞（包括縮比模型風(fēng)洞和全天候風(fēng)洞），有些小噴口的全天候風(fēng)洞，主要是用來把空氣直接導(dǎo)向熱源集中的發(fā)動機艙周圍區(qū)域進行試驗。如MIRA模型風(fēng)洞。 　　一種是10≤S≤30平米的風(fēng)洞。這種風(fēng)洞主要用于試驗各種轎車及其它比較小的車輛(實車試驗)。如豐田全尺寸風(fēng)洞，中國國內(nèi)建設(shè)中的上海同濟氣動/聲學(xué)風(fēng)洞。 　　

一種是S≥30平米的風(fēng)洞。這類風(fēng)洞主要用于試驗轎車到中級載貨汽車以及大客車。如GM全尺寸風(fēng)洞，中國國內(nèi)氣動中心8m×6m風(fēng)洞。

汽車風(fēng)洞-組成　　

風(fēng)洞主要由洞體、驅(qū)動系統(tǒng)和測量控制系統(tǒng)組成，各部分的形式因風(fēng)洞類型而異。

汽車風(fēng)洞-特點　　

“汽車風(fēng)洞”中巨大的人造風(fēng)，可模擬各種行車環(huán)境中遇到的空氣阻力、噪聲、熱力學(xué)狀態(tài)，以及天氣環(huán)境甚至太陽輻射等，用以測試樣車的安全性和操縱穩(wěn)定性，最大限度地減少汽車在行駛中損失的動力，為設(shè)計更加節(jié)能、美觀的汽車提供條件。

汽車風(fēng)洞-測試實驗　　

“汽車風(fēng)洞”最開始的時候其實不是用來測試汽車，而是用來測試飛機、研究飛機的氣動性能的。實驗時，常將模型或?qū)嵨锕潭ㄔ陲L(fēng)洞內(nèi)，使氣體流過模型。這種方法，流動條件容易控制，可重復(fù)地、經(jīng)濟地取得實驗數(shù)據(jù)。為使實驗結(jié)果準(zhǔn)確,實驗時的流動必須與實際流動狀態(tài)相似,即必須滿足相似律的要求。但由于風(fēng)洞尺寸和動力的限制，在一個風(fēng)洞中同時模擬所有的相似參數(shù)是很困難的，通常是按所要研究的課題，選擇一些影響最大的參數(shù)進行模擬。 　　

此外，風(fēng)洞實驗段的流場品質(zhì)，如氣流速度分布均勻度、平均氣流方向偏離風(fēng)洞軸線的大小、沿風(fēng)洞軸線方向的壓力梯度、截面溫度分布的均勻度、氣流的湍流度和噪聲級等必須符合一定的標(biāo)準(zhǔn)，并定期進行檢查測定。汽車時速達(dá)到110公里的時候，風(fēng)的阻力就占總阻力的70%，大部分燃油用在了克服風(fēng)阻上,因此通過風(fēng)洞試驗，模擬汽車在行駛中的情況，優(yōu)化汽車外形設(shè)計，減少風(fēng)阻、節(jié)約燃油、降低噪音，這是汽車風(fēng)洞試驗的主要目的。編輯本段汽車風(fēng)洞-在中國　　2009年9月19日經(jīng)過多年的建設(shè)，國內(nèi)第一個汽車風(fēng)洞——上海地面交通工具風(fēng)洞中心在同濟大學(xué)正式落成！

風(fēng)洞：中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的里程碑　　

中國首個“汽車風(fēng)洞”在同濟大學(xué)落成啟用 　　?

2009年9月19日，斥資4.9億元建造的中國國內(nèi)第一個“汽車風(fēng)洞”——上海地面交通工具風(fēng)洞中心在同濟大學(xué)嘉定校區(qū)正式落成啟用，填補了中國國內(nèi)汽車研發(fā)設(shè)計領(lǐng)域多個空白。 　　

由同濟大學(xué)承建的這一總投資4.9億元人民幣的風(fēng)洞中心項目，是上海市重大產(chǎn)業(yè)科技攻關(guān)項目。上海地面交通工具風(fēng)洞包括國內(nèi)首座汽車氣動聲學(xué)整車風(fēng)洞、國內(nèi)首座熱環(huán)境整車風(fēng)洞和一個集汽車造型、加工、設(shè)備維護、科研和管理于一體的多功能中心。它與上海嘉定國際汽車城先期建設(shè)完成的同濟大學(xué)新能源汽車工程中心、上海汽車質(zhì)量檢測中心、汽車試驗場共同組成國際一流、配套齊全的地面交通工具測試研究基地。被視為突破自主研發(fā)瓶頸的上海地面交通工具風(fēng)洞中心，由兩個風(fēng)洞構(gòu)成：一個是國內(nèi)首座汽車氣動聲學(xué)整車風(fēng)洞，另一個是國內(nèi)首座熱環(huán)境整車風(fēng)洞。功能各不相同：一個用來測風(fēng)、測阻力、測噪音；另一個用來測溫度、測環(huán)境。 　　

據(jù)悉，作為公共性汽車和軌道車輛的關(guān)鍵技術(shù)平臺，“汽車風(fēng)洞”將為中國汽車和軌道車輛工業(yè)，特別是為新能源汽車的自主研發(fā)提供重要的基礎(chǔ)性服務(wù)，為中國汽車工業(yè)從“中國制造”邁向“中國創(chuàng)造”，營造了必要條件。 　　

此次風(fēng)洞的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到世界領(lǐng)先水平，并擁有全部自主知識產(chǎn)權(quán)。除支持汽車企業(yè)外，新啟用上海地面交通工具風(fēng)洞中心還將為中國高速列車的自主研發(fā)和大飛機項目，提供不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)支撐平臺。