優(yōu)化空氣動(dòng)力學(xué) 通用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)介
[汽車(chē)之家 技術(shù)] 在2014北美車(chē)展期間，我們?cè)煸L了通用位于底特律沃倫研發(fā)中心的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室成立于1980年8月，具備空氣動(dòng)力學(xué)外型開(kāi)發(fā)、冷卻氣流優(yōu)化、風(fēng)噪控制等多項(xiàng)測(cè)試能力，這其中以優(yōu)化空氣動(dòng)力學(xué)為主。
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● 通用北美風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室位置：美國(guó)沃倫
通用北美風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室位于美國(guó)密歇根州的沃倫城市，它與底特律城相鄰，是底特律郊外住宅及工業(yè)城市。1955年建成后發(fā)展迅速，除了是重要的汽車(chē)制造中心外，還生產(chǎn)鋼材、電氣器材和機(jī)床等。
● 通用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室作用：研究及測(cè)試汽車(chē)車(chē)身空氣動(dòng)力學(xué)性能
簡(jiǎn)單地說(shuō)，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室是用來(lái)研究汽車(chē)車(chē)身空氣動(dòng)力學(xué)性能的地方，它如同一把標(biāo)尺，通過(guò)風(fēng)洞測(cè)試，研究人員能對(duì)一款車(chē)的外形設(shè)計(jì)在空氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)方面是否合理給予結(jié)論，把感性設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)槔硇栽O(shè)計(jì)。舉例來(lái)說(shuō)，一款車(chē)的外后視鏡、擾流板、甚至車(chē)身線條都不是天馬行空的設(shè)計(jì)而來(lái)，它們均符合空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)。
風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室通常會(huì)有一條小型隧道或管道，里面利用一枚甚至幾枚巨型扇葉產(chǎn)生氣流。測(cè)試人員通過(guò)風(fēng)洞中產(chǎn)生的氣流，利用儀器或傳感器測(cè)量汽車(chē)的風(fēng)阻，風(fēng)阻系數(shù)越小，說(shuō)明車(chē)輛受空氣阻力影響越小。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)由飛機(jī)制造業(yè)最先應(yīng)用，從上世紀(jì)60年代起，世界各大汽車(chē)公司和有關(guān)機(jī)構(gòu)先后成立自己的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室。
● 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)種類(lèi)：分為模型實(shí)驗(yàn)和全尺寸實(shí)驗(yàn)
為了降低實(shí)驗(yàn)成本以及獲得更加精準(zhǔn)的測(cè)試數(shù)據(jù)，北美通用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室首先采用尺寸更小的汽車(chē)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而確定車(chē)身未來(lái)的整體線條，之后才會(huì)用全尺寸的車(chē)型進(jìn)行最終測(cè)試，因?yàn)槟Ｐ彤吘古c全尺寸樣車(chē)還有一定差距，例如車(chē)身底部、輪拱內(nèi)側(cè)等部位，這些區(qū)別導(dǎo)致了小尺寸模型與全尺寸樣車(chē)在數(shù)據(jù)結(jié)果上的明顯區(qū)別。據(jù)我們了解，汽車(chē)全尺寸樣車(chē)在風(fēng)洞內(nèi)的測(cè)試項(xiàng)目主要包括樣車(chē)的風(fēng)阻系數(shù)測(cè)試、空氣流過(guò)車(chē)身各部位的狀況、行駛穩(wěn)定性測(cè)試等。
『上圖來(lái)源為網(wǎng)絡(luò)』
● 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室測(cè)試區(qū)最大風(fēng)速：222公里/小時(shí)
下圖中巨型風(fēng)扇是通用北美風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室用來(lái)進(jìn)行測(cè)試的主要機(jī)構(gòu)之一，該風(fēng)扇配備了最大功率能夠達(dá)到4500馬力的變速直流電機(jī)，可以為空間為21.7米（長(zhǎng)）×10.4米（寬）×5.5米（高）測(cè)試區(qū)提供風(fēng)力，測(cè)試區(qū)最大風(fēng)速能夠達(dá)到222公里/小時(shí)。這里需要大家注意的是，最大風(fēng)速的極限風(fēng)速并不是決定實(shí)驗(yàn)室測(cè)試能力的最主要因素，并不是測(cè)試速度越高就越好，除了要結(jié)合車(chē)輛穩(wěn)定性、燃油經(jīng)濟(jì)性、降噪性、安全性各方面外，還要結(jié)合產(chǎn)品實(shí)際特性制定標(biāo)準(zhǔn)，也就是說(shuō)，有些車(chē)輛本身的極限速度超過(guò)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室的最大風(fēng)速也在合理范疇。從實(shí)際產(chǎn)品來(lái)看，通用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室222公里/小時(shí)的最大風(fēng)速能力可以為旗下全部汽車(chē)產(chǎn)品進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)的測(cè)試。另?yè)?jù)我們了解，沃爾沃風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室最大風(fēng)速是250公里/小時(shí)，而寶馬則為300公里/小時(shí)。
● 風(fēng)道設(shè)計(jì)方式：采用風(fēng)道閉環(huán)回流設(shè)計(jì)
通用北美風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室采用風(fēng)道閉環(huán)回流設(shè)計(jì)，其中心線長(zhǎng)度為301米，最大橫截面14.6米×（高）×19.5米（寬），空氣容積為57000立方米。為了能夠?qū)︼L(fēng)流實(shí)施有效監(jiān)測(cè)，實(shí)驗(yàn)室的風(fēng)道結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，最小厚度為0.5米，采用聲處理結(jié)構(gòu)，混凝土總重約15000立方米。
編者總結(jié)：
隨著汽車(chē)最高時(shí)速的不斷提高，自1960年起，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)在汽車(chē)設(shè)計(jì)領(lǐng)域越發(fā)受到重視，如今已經(jīng)成為汽車(chē)設(shè)計(jì)制造過(guò)程中必不可少的測(cè)試步驟。很多廠商在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的幫助下，已經(jīng)設(shè)計(jì)出不少動(dòng)感外形兼顧空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的車(chē)型；更為重要的是，它時(shí)時(shí)考量著一款車(chē)型外觀設(shè)計(jì)的合理性，使其在擁有完美曲線的同時(shí)保證車(chē)輛在行駛中的穩(wěn)定性、降噪能力和燃油經(jīng)濟(jì)性。據(jù)研究數(shù)據(jù)顯示，風(fēng)阻系數(shù)每降低10%，實(shí)際油耗就可降低2.5%。由此可見(jiàn)，一款汽車(chē)產(chǎn)品在“出世”之前的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)測(cè)試對(duì)于廠商、消費(fèi)者都是十分重要的。（編譯/汽車(chē)之家 曹雷）
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