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能“呼风唤雨”还能模拟四季,中国中西部首座

来源:未知作者:admin 时间:2019/06/30 点击:184

能“呼风唤雨”还能模拟四季,我国中西部首座汽车风洞重庆落成

科技日报记者 雍黎

6月28日,中国中西部地区首座汽车风洞在重庆落成。这是目前世界上最先进的风洞之一,能够“呼风唤雨”,制造“风霜雨雪”,也是“世界上最安静的风洞之一”,填补了我国中西部汽车空气动力学风洞试验的空白,在国内除了上海,重庆成为了第二座拥有两座风洞的城市。

据了解,该风洞由两座国际一流水平的全尺寸汽车空气动力学—声学风洞(AAWT)和汽车环境风洞(CWT)组成、并配置高低温环境舱、五轴联动数控加工中心和1200核高性能仿真计算平台等设施。风洞将为国内外车企的研发提供技术工程支撑,也将为众多“中国制造”以及我国新能源汽车的自主研发提供重要基础服务。

全尺寸汽车空气动力学—声学风洞。记者 雍黎/图

历时5年

中西部首座汽车风洞落成

汽车空气动力学作为决定汽车造型设计、风噪性能、燃油经济性、高速行驶稳定性的关键指标,越来越多被众多车企所重视。汽车风洞能够模拟各种行车环境中遇到的空气阻力、噪声、热力学状态,以及天气环境甚至太阳辐射等,用以测试样车的安全性和操纵稳定性,最大限度地减少汽车在行驶中损失的动力,为设计更加节能、美观的汽车提供条件。

“我国汽车空气动力学风洞比国外的发展晚了一二十年,国外重要的主机厂都有自己的空气动力学风洞或者模拟风洞。”中国汽研汽车风洞中心首席专家朱习加说,我国是2009年同济大学才建立起了是第一个风洞中心,有一个空气动力学和环境学风洞,其他主机厂有几个环境学风洞。存在着试验室资源紧张、试验周期长等问题,大大制约了我国汽车工业的发展。

为了改善这一现状,2014年3月,中国汽研成立了汽车风洞中心,开始筹备建设技术指标国际一流、国内领先的两座汽车风洞——“汽车空气动力学—声学风洞”和“汽车环境风洞”。

经过5年的建设,中西部首座汽车风洞正式落成。该风洞由两座国际一流水平的全尺寸汽车空气动力学—声学风洞(AAWT)和汽车环境风洞(CWT)组成、并配置高低温环境舱、五轴联动数控加工中心和1200核高性能仿真计算平台等设施。

“人造巨风”最高风速

可达250km/h

在中国汽研汽车风洞中心全尺寸汽车空气动力学—声学风洞(AAWT)里,记者看的一辆车正在进行汽车风阻测试,在烟雾的帮助下,当风吹出来后,风遇到车后的变化被清晰的展示了出来。

中国汽研汽车风洞中心主任王勇介绍,风洞是根据运动的相似性原理,将汽车固定在地面上,通过高速气流流经汽车表面,模拟汽车实际路面行驶状态下的气动特性的试验设备。

“打个普通的比喻,气动-声学风洞就是让车辆站上‘跑步机’,研究人员通过风洞试验,获得包括风阻系数、风噪性能、行驶稳定性、侧风响应、车内外噪声等数据。”王勇说,作为风洞的动力源,这里的气动-声学风洞的风机是具有世界一流水平的轴流式风机系统,具备极高的控制精度和效率,其功率为4000kw左右,最高风速可达250km/h,叶片则采用了18片碳纤维叶片,直径达9m。当电源接通后,在风洞里就能吹起不同程度的人造风。

巨大的风机。

声音最安静 精准最准确

尤其是要采集风噪数据,对风洞的背景噪声要求非常高,要求洞内“绝对安静”,而中国汽研气动-声学风洞经过风机声学优化、驻室壁声学消声处理等系列处理后,在这座3/4开口的回流式风洞中,最高风速可达250km/h,在140km/h的风速中,背景噪声仅为58dB(A),堪称“世界上最安静的风洞之一”。

作为汽车风洞中最重要的测试设备,汽车天平系统的测量精度和技术水平直接决定了风洞的技术水平,集成了移动道路系统的汽车天平系统,更是提升了汽车气动力测量的准确性。中国汽研气动-声学风洞采用了MTS公司提供的高精度五带式天平/转台/移动带系统。这一天平可直接测量获得汽车的气动六分力,甚至可以分辨出一颗鸡蛋的重量,为车企提供准确的实验数据支撑。

天平系统。

这里还安装有国内首台汽车风洞专用的移动测量系统,该系统可以实现测量仪器的精确定位,能够达到三维空间中指定的任何位置,其位置控制精度在三个坐标方向上的分辨率达到0.01毫米,绝对精度≤±0.2毫米,连续精度≤±0.1毫米。

洞中能够呼风唤雨模拟四季

在汽车环境风洞中,降雨、降雪、高温、低温、日照、结冰等一年四季可以在这里得到精确模拟,以此检验车辆的“抗压能力”。

据了解,中国汽研汽车环境风洞(CWT),并且配备了高低温环境仓、五轴联动数控加工中心和1200核高性能仿真计算平台,形成了先进的汽车空气动力学、热力学、风噪性能开发标准体系,其完备的汽车空气动力学、热力学、风噪性能正向开发能力。

中国汽研风洞工程工程师周龙介绍:“汽车环境风洞就是一个浓缩的四季,可模拟各种实际气候环境,如,可用于汽车整车发动机热管理、空调系统、汽车水管理等汽车热力学开发任务。整车及零部件都可以在这里得到检验,过去这类试验只能选择在吐鲁番、漠河等满足特殊气候环境要求的地域进行,相当耗费时间成本和经济成本,而通过风洞,此类试验不仅将大大节约研发时间和经济成本,数据也更加准确。”

环境风洞里正在模拟降雪环境测试汽车的适应性。记者 雍黎/图

值得一提的是,在环境风洞里安装有直径4.5m的风机,配备他们自主设计的可调节式喷口,能够让小轿车到大卡车、大巴士都能在这里进行测试,是目前世界上最先进的。

发挥风洞辐射作用

加快我国汽车品质升级

上海泛亚汽车技术中心执行副总经理刘启明表示,风洞是一项实验设施,从功能上讲新建的风洞在全球来讲都是最先进的,中国的风洞建设的晚,但是目前的中国的风洞都是最先进的。不过更重要的是,相关的机构和企业要联合起来培养一批能用好这个设施的人,发挥风洞与对于我国汽车研发的积极作用。

据了解,为了配合两大汽车风洞的运行,中国汽研还建立了1200核高性能仿真计算平台,提供包括汽车空气动力学、气动噪声、发动机冷却、空调性能、零部件热保护、乘员舒适性、除霜除雾、燃油加注、整车涉水、齿轮润滑、发动机散热系统匹配等汽车空气动力学、声学和热力学领域的CFD仿真分析和优化技术服务。

值得一提的是,虚拟风洞和汽车空气动力学数据库两大服务平台的探索与构建,还将为国内外企业提供虚拟风洞仿真分析,CFD分析与风洞试验对标,汽车关键气动以及声学特性的查询、分析和对标等技术服务。

同时,中国汽研牵头行业47家单位成立中国汽车工程学会汽车空气动力学分会、聚集10家车企组建中国汽研汽车风洞联盟,发挥汽车风洞的辐射作用,加快我国自主品牌汽车品质升级。