能呼風喚雨降雪 我國中西部首座汽車風洞重慶落成

2019-06-28 17:09:43 來源: 科技日報 作者: 雍黎

 

中國科技網·科技日報記者 雍黎

 

628日,中國中西部地區首座汽車風洞在重慶落成。據了解,該風洞由兩座國際一流水平的全尺寸汽車空氣動力學聲學風洞(AAWT)和汽車環境風洞(CWT)組成、并配置高低溫環境艙、五軸聯動數控加工中心和1200核高性能仿真計算平臺等設施。風洞將為國內外車企的研發提供技術工程支撐,也將為眾多“中國制造”以及我國新能源汽車的自主研發提供重要基礎服務。

這是目前世界上最先進的風洞之一,能夠呼風喚雨,制造風霜雨雪,是世界上最安靜的風洞之一,填補了我國中西部汽車空氣動力學風洞試驗的空白,在國內除了上海,重慶成為了第二座擁有兩座風洞的城市。

 

 

全尺寸汽車空氣動力學聲學風洞  記者 雍黎/

 

歷時5年中西部首座汽車風洞落成

汽車空氣動力學作為決定汽車造型設計、風噪性能、燃油經濟性、高速行駛穩定性的關鍵指標,越來越多被眾多車企所重視。汽車風洞能夠模擬各種行車環境中遇到的空氣阻力、噪聲、熱力學狀態,以及天氣環境甚至太陽輻射等,用以測試樣車的安全性和操縱穩定性,最大限度地減少汽車在行駛中損失的動力,為設計更加節能、美觀的汽車提供條件。

我國汽車空氣動力學風洞比國外的發展晚了一二十年,國外重要的主機廠都有自己的空氣動力學風洞或者模擬風洞。中國汽研汽車風洞中心首席專家朱習加說,我國是2009年同濟大學才建立起了是第一個風洞中心,有一個空氣動力學和環境學風洞,其他主機廠有幾個環境學風洞。存在著試驗室資源緊張、試驗周期長等問題,大大制約了我國汽車工業的發展。

 

汽車環境風洞

 

為了改善這一現狀,20143月,中國汽研成立了汽車風洞中心,開始籌備建設技術指標國際一流、國內領先的兩座汽車風洞——“汽車空氣動力學聲學風洞汽車環境風洞。

經過5年的建設,中西部首座汽車風洞正式落成。該風洞由兩座國際一流水平的全尺寸汽車空氣動力學聲學風洞(AAWT)和汽車環境風洞(CWT)組成、并配置高低溫環境艙、五軸聯動數控加工中心和1200核高性能仿真計算平臺等設施。

 

人造巨風最高風速可達250km/h

在中國汽研汽車風洞中心全尺寸汽車空氣動力學聲學風洞(AAWT)里,記者看的一輛車正在進行汽車風阻測試,在煙霧的幫助下,當風吹出來后,風遇到車后的變化被清晰的展示了出來。

中國汽研汽車風洞中心主任王勇介紹,風洞是根據運動的相似性原理,將汽車固定在地面上,通過高速氣流流經汽車表面,模擬汽車實際路面行駛狀態下的氣動特性的試驗設備。 “打個普通的比喻,氣動-聲學風洞就是讓車輛站上‘跑步機’,研究人員通過風洞試驗,獲得包括風阻系數、風噪性能、行駛穩定性、側風響應、車內外噪聲等數據。王勇說,作為風洞的動力源,這里的氣動-聲學風洞的風機是具有世界一流水平的軸流式風機系統,具備極高的控制精度和效率,其功率為4000kw左右,最高風速可達250km/h,葉片則采用了18片碳纖維葉片,直徑達9m。當電源接通后,在風洞里就能吹起不同程度的人造風。

巨大的風機

 

聲音最安靜 精準最準確

尤其是要采集風噪數據,對風洞的背景噪聲要求非常高,要求洞內“絕對安靜”,而中國汽研氣動-聲學風洞經過風機聲學優化、駐室壁聲學消聲處理等系列處理后,在這座3/4開口的回流式風洞中,最高風速可達250km/h,在140km/h的風速中,背景噪聲僅為58dBA),堪稱世界上最安靜的風洞之一。

作為汽車風洞中最重要的測試設備,汽車天平系統的測量精度和技術水平直接決定了風洞的技術水平,集成了移動道路系統的汽車天平系統,更是提升了汽車氣動力測量的準確性。中國汽研氣動-聲學風洞采用了MTS公司提供的高精度五帶式天平/轉臺/移動帶系統。這一天平可直接測量獲得汽車的氣動六分力,甚至可以分辨出一顆雞蛋的重量,為車企提供準確的實驗數據支撐。

 

天平系統 

這里還安裝有國內首臺汽車風洞專用的移動測量系統,該系統可以實現測量儀器的精確定位,能夠達到三維空間中指定的任何位置,其位置控制精度在三個坐標方向上的分辨率達到0.01毫米,絕對精度≤±0.2毫米,連續精度≤±0.1毫米。

 

洞中能夠呼風喚雨模擬四季

在汽車環境風洞中,降雨、降雪、高溫、低溫、日照、結冰等一年四季可以在這里得到精確模擬,以此檢驗車輛的“抗壓能力”。

 

環境風洞里正在模擬降雪環境測試汽車的適應性。記者 雍黎/

 

據了解,中國汽研車環境風洞(CWT),并且配備了高低溫環境倉、五軸聯動數控加工中心1200核高性能仿真計算平臺,形成了先進的汽車空氣動力學、熱力學、風噪性能開發標準體系,其完備的汽車空氣動力學、熱力學、風噪性能正向開發能力。

中國汽研風洞工程工程師周龍介紹“汽車環境風洞就是一個濃縮的四季,可模擬各種實際氣候環境,如,可用于汽車整車發動機熱管理、空調系統、汽車水管理等汽車熱力學開發任務。整車及零部件都可以在這里得到檢驗,過去這類試驗只能選擇在吐魯番、漠河等滿足特殊氣候環境要求的地域進行,相當耗費時間成本和經濟成本,而通過風洞,此類試驗不僅將大大節約研發時間和經濟成本,數據也更加準確。

值得一提的是,在環境風洞里安裝有直徑4.5m的風機,配備他們自主設計的可調節式噴口,能夠讓小轎車到大卡車、大巴士都能在這里進行測試,是目前世界上最先進的。

 

發揮風洞輻射作用加快我國汽車品質升級

上海泛亞汽車技術中心執行副總經理劉啟明表示,風洞是一項實驗設施,從功能上講新建的風洞在全球來講都是最先進的,中國的風洞建設的晚,但是目前的中國的風洞都是最先進的。不過更重要的是,相關的機構和企業要聯合起來培養一批能用好這個設施的人,發揮風洞與對于我國汽車研發的積極作用。

據了解,為了配合兩大汽車風洞的運行,中國汽研還建立了1200核高性能仿真計算平臺,提供包括汽車空氣動力學、氣動噪聲、發動機冷卻、空調性能、零部件熱保護、乘員舒適性、除霜除霧、燃油加注、整車涉水、齒輪潤滑、發動機散熱系統匹配等汽車空氣動力學、聲學和熱力學領域的CFD仿真分析和優化技術服務。

值得一提的是,虛擬風洞和汽車空氣動力學數據庫兩大服務平臺的探索與構建,還將為國內外企業提供虛擬風洞仿真分析,CFD分析與風洞試驗對標,汽車關鍵氣動以及聲學特性的查詢、分析和對標等技術服務。

同時,中國汽研牽頭行業47家單位成立中國汽車工程學會汽車空氣動力學分會、聚集10家車企組建中國汽研汽車風洞聯盟,發揮汽車風洞的輻射作用,加快我國自主品牌汽車品質升級。

 

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責任編輯:李麗云
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