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汽車風(fēng)洞能夠模擬各種行車環(huán)境中遇到的空氣阻力、噪聲、熱MAXON MOTROR力學(xué)狀態(tài)，以及天氣環(huán)境甚至太
近日，中國中西部地區(qū)首座汽車風(fēng)洞在重慶落成。據(jù)了解，該風(fēng)洞由國際一流水平的全尺寸汽車空氣動力學(xué)—聲學(xué)風(fēng)洞（AAWT）（以下簡稱氣動—聲學(xué)風(fēng)洞）和汽車環(huán)境風(fēng)洞（CWT）組成，并配置高低溫環(huán)境艙、五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心和1200核高性能仿真計算平臺等設(shè)施，是目前世界上比較**的風(fēng)洞之一。
那么，這座汽車風(fēng)洞有哪些亮眼的科技元素？又有何**之處？記者采訪了相關(guān)專家。
汽車風(fēng)洞實驗室的用途：通過試驗獲得各項數(shù)據(jù)
在氣動—聲學(xué)風(fēng)洞里，科技日報記者看到一輛車正在進行汽車風(fēng)阻測試，在特意設(shè)計的白煙的幫助下，風(fēng)遇到車后的動態(tài)變化情況就被清晰地展示了出來。
“在汽車風(fēng)洞中可模擬出汽車所遇到的風(fēng)從0—300千米/小時的速度變化，這么高的速度范圍，一方面有風(fēng)洞收縮段的加速作用，但更為重要的是風(fēng)洞中比較核心的設(shè)備——風(fēng)機系統(tǒng)發(fā)揮了關(guān)鍵作用?！敝袊衅囷L(fēng)洞中心主任王勇說，氣動—聲學(xué)風(fēng)洞就像讓汽車站上“跑步機”，供應(yīng)HYDAC 1700R020BN4HC濾芯研究人員通過風(fēng)洞試驗，可獲得包括風(fēng)阻系數(shù)、風(fēng)噪性能、行駛穩(wěn)定性、側(cè)風(fēng)響應(yīng)、車內(nèi)外噪聲等數(shù)據(jù)。而風(fēng)機系統(tǒng)對于汽車風(fēng)洞而言就是其心臟，也是風(fēng)洞**性的體現(xiàn)。
“汽車風(fēng)洞吹風(fēng)是有講究的。”王勇介紹，風(fēng)洞風(fēng)機系統(tǒng)的基本原理與我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫碾婏L(fēng)扇的原理類似，主要由電機和葉片組成，也叫軸流式風(fēng)機。不過要能模擬出汽車從零到百公里加速度過程中面臨的各種風(fēng)速，就需要風(fēng)機電機具備數(shù)千千瓦的額定功率。而且相比家用電扇效率只有50%，風(fēng)洞風(fēng)機的效率比較高可達90%Phoenix 2799720 PSM-SET-FSMA/4-KT 插頭以上，大大地節(jié)約電能。風(fēng)洞風(fēng)機想要達到如此高的效率需要對風(fēng)機進行大量的特殊設(shè)計，例如，選擇適宜的輪轂比和特別優(yōu)化的葉型，葉片通常需要使用碳纖維材料，葉片與機殼的間隙不超過風(fēng)機直徑的千分之一等。比如梅賽德斯—奔馳汽車于2013年投入使用的比較新汽車風(fēng)洞，該空氣動力學(xué)風(fēng)洞風(fēng)機直徑9米，比較大功率5300千瓦，由18片碳纖維葉片提供高達265千米/小時的試驗風(fēng)速。
“我們建設(shè)時就對標的是奔馳汽車比較新汽車風(fēng)洞?！蓖跤抡f，中國汽研氣動—聲學(xué)風(fēng)洞的風(fēng)機是具有****水平的軸流式風(fēng)機系統(tǒng)，其功率為4000千瓦左右，比較高風(fēng)速可達250千米/小時，葉片則采用了18片碳纖維葉片，直徑達9米，具備極高的控制精度和效率。
多環(huán)節(jié)降噪打造“安靜洞”
汽車風(fēng)噪性能的開發(fā)已經(jīng)成為了繼風(fēng)阻之后車企又一重點關(guān)注的領(lǐng)域，風(fēng)噪是比較為ELCIS 編碼器 Part No.: THL.3072310 請核實型號常見的汽車噪音之一，它是由于汽車在高速行駛的過程中，風(fēng)的壓力超過車門的密封阻力SENSOPART感應(yīng)開關(guān)UT20-150-PSM4產(chǎn)生的，行駛速度越快，風(fēng)噪越大。風(fēng)噪的響聲非常特別，流速很快的風(fēng)與車體的門窗或金屬縫隙形成邊角摩擦，產(chǎn)生高響度的摩擦音，具有很強的穿透力和刺激性，高速運轉(zhuǎn)持續(xù)的時間越長，風(fēng)噪的危害就會越突出，并逐漸累積，給乘坐車輛的人帶來強烈的不舒適感。在風(fēng)噪開發(fā)中，比較主要的試驗設(shè)備就是低噪聲的氣動—聲學(xué)風(fēng)洞。相比模型風(fēng)洞、空氣動力學(xué)整車風(fēng)洞，氣動—聲學(xué)風(fēng)洞因為對風(fēng)洞的噪聲源進行了消聲處理，具備汽車聲學(xué)測量的條件。
氣動—聲學(xué)風(fēng)洞是一座3/4開口的回流式風(fēng)洞，它具有動力段、擴散段、駐室、收集口、拐角導(dǎo)流片、穩(wěn)定段、換熱器等部件，試驗段噴口面積為28平方米，試驗段長度為19米。
中國汽研高優(yōu)質(zhì)工程師陳軍介紹，為了做到低噪聲，風(fēng)洞在設(shè)計上就從噪聲源和噪聲傳播途徑兩個方面對風(fēng)洞背景噪聲進行了控制。他們對風(fēng)機葉片翼型、安裝角度、葉頂間隙等進行聲學(xué)優(yōu)化；對拐角導(dǎo)流片、收集口、擴散段、風(fēng)機出入口、尾錐和流道進行聲學(xué)消聲處理；駐室側(cè)壁和天花板進行聲學(xué)消聲處理，形成截止頻率為50赫茲的半消聲室，滿足車輛聲學(xué)試驗的要求；優(yōu)化的收集口設(shè)計，以消除低頻顫振帶來的噪聲；同時，盡量減小駐室內(nèi)反射面如移動測量系統(tǒng)、行車、燈具等，減少噪聲源。經(jīng)過一系列的風(fēng)洞消聲處理，目前在140千米/小時的風(fēng)速下該風(fēng)洞的背景噪聲僅為58分貝，完全可以滿足汽車氣動噪聲的測量要求，躋身世界比較安靜的汽車風(fēng)洞之列。
汽車風(fēng)洞設(shè)備集成
風(fēng)洞測試必然離不開**性的討論，這就要靠汽車風(fēng)洞中的天平來體現(xiàn)，它是汽車風(fēng)洞中比較重要也是比較昂貴的測試設(shè)備。不過它可不是平常大家認識的天平，也不是用來測量汽車的重量，它是用來精確測量汽車所受的氣動力和力矩的。
一般來說，汽車天平和轉(zhuǎn)臺、移動道路系統(tǒng)是集成在一起的。處于風(fēng)洞室內(nèi)的地板之下，因此表面英飛凌可控硅TZ425N08KOF看起來風(fēng)洞室內(nèi)的地面平平無奇，下面卻是風(fēng)洞中比較重要的測量設(shè)備。目前主流的汽車天平系統(tǒng)都已集成了移動道路模擬系統(tǒng)，能夠模擬車輛在道路上的行駛情況。
根據(jù)移動道路模擬帶的數(shù)量主要可分為單帶系統(tǒng)、五帶系統(tǒng)和三帶系統(tǒng)。王勇介紹，氣動—聲學(xué)風(fēng)洞采用了MTS公司（全球比較大的力學(xué)性能測試與模擬系統(tǒng)供應(yīng)商）提供的高精度五帶式天平/轉(zhuǎn)臺/移動帶系統(tǒng)。主要特點是轉(zhuǎn)臺上集成了1條中間帶和4個車輪驅(qū)動單元小帶。這一天平的特點是測量精度高，可以調(diào)整車輛離地高度，主要用于乘用車測試；可直接測量獲得汽車的氣動六分力，即車輛的氣動阻力、氣動側(cè)向力、氣動升力以及由此產(chǎn)生的氣動力矩，還能測試車輛的動態(tài)力和拖動力；甚至可以“稱”出一顆雞蛋的重量，為車企提供準確的實驗數(shù)據(jù)支撐。
由于汽車周圍流場為一隨時間變化的湍流場，為了能夠?qū)ζ囍車鲌龊吐晫W(xué)信息進行精確的測量，就需要能夠精確控制測量儀器位置的設(shè)備，移動測量系統(tǒng)就是滿足這一要求的重要設(shè)備。移動測量系統(tǒng)安裝運動部件和旋轉(zhuǎn)、延伸部件，使其不僅可以進行三維移動，還能根據(jù)需要實現(xiàn)不同軸向的旋轉(zhuǎn)運動，來使測量儀器精確到達不易到達的位置，如車輛側(cè)鏡后面或車身底部區(qū)域。
汽車風(fēng)洞測試是什么？檢驗車輛針對惡劣環(huán)境的“抗壓能力”
地球擁有復(fù)雜多變的氣候現(xiàn)象，百變甚至極端的氣候經(jīng)常給車輛帶來諸多難以預(yù)料的問題。如果有一種設(shè)備能把地球上的各種氣候都模擬出來，那將給新車研發(fā)節(jié)省大量路試的時間。汽車環(huán)境風(fēng)洞就擁有這樣的設(shè)備，在汽車環(huán)境風(fēng)洞中，降雨、降雪、高溫、低溫、日照、結(jié)冰等一年四季的環(huán)境，可以在這里得到精確模擬，以此檢驗車輛針對惡劣環(huán)境的“抗壓能力”。
如何去創(chuàng)造各種各樣的天氣條件滿足車輛測試需要呢？據(jù)了解，汽車環(huán)境風(fēng)洞的溫度模擬范圍可達-40℃—60℃。為實現(xiàn)低溫，風(fēng)洞中會采用二次制冷系統(tǒng)，讓載冷劑通過盤管在風(fēng)洞流道中進行熱交換；而高溫的實現(xiàn)，則是通過鍋爐加熱獲取熱量，盡量在節(jié)約能源的同時，**控制溫度。
為了在風(fēng)洞中實現(xiàn)陽光模擬，汽車環(huán)境風(fēng)洞測試段頂部配置了一套全光譜的陽光模擬系統(tǒng)，每個燈源都有獨立的電源和控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)光照的**控制；同時，在每個獨立燈源上集成有網(wǎng)狀擋板和遮光擋板，用于模擬車輛在烏云條件下低照射強度環(huán)境和通過隧道時的無照射環(huán)境。
除了模擬陽光，這個風(fēng)洞還能“下雨”。為了在風(fēng)洞中實現(xiàn)降雨模擬，汽車環(huán)境風(fēng)洞的噴口安裝了噴槍，根據(jù)不同雨量大小設(shè)定，噴槍會噴出相應(yīng)大小的雨滴，雨滴隨噴口氣流吹向測試車輛從而模擬小雨、中雨、暴雨等不同優(yōu)質(zhì)別的真實降雨情況。
“下雪”也是它的技能之一。風(fēng)洞的噴槍能夠根據(jù)所需雪量的大小噴出帶水滴的高壓氣體，在風(fēng)洞流道內(nèi)溫度達到-10℃以下時凝結(jié)成冰粒，從而在試驗車輛前方形成降雪，雪量大小、降雪時間都可自由控制。
值得一提的是，在汽車環(huán)境風(fēng)洞里安裝有直徑4.5米的風(fēng)機，配備他們創(chuàng)新的可變收集口，可變收集口能夠隨車輛的大小進行調(diào)節(jié)，能讓小轎車和大卡車、大巴士都能在這里進行測試。
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