能“呼風喚雨”還能模擬四季，我國中西部首座汽車風洞重慶落成

科技日報記者 雍黎

6月28日，中國中西部地區(qū)首座汽車風洞在重慶落成。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”，也是“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。

據(jù)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(huán)境風洞（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施。風洞將為國內外車企的研發(fā)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(fā)提供重要基礎服務。

全尺寸汽車空氣動力學—聲學風洞。記者 雍黎/圖

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(jīng)濟性、高速行駛穩(wěn)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(huán)境中遇到的空氣阻力、噪聲、熱力學狀態(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，為設計更加節(jié)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(fā)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?！敝袊衅囷L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(huán)境學風洞，其他主機廠有幾個環(huán)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(yè)的發(fā)展。

汽車環(huán)境風洞。

為了改善這一現(xiàn)狀，2014年3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”和“汽車環(huán)境風洞”。

經(jīng)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(huán)境風洞（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(jù)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(jīng)汽車表面，模擬汽車實際路面行駛狀態(tài)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(shù)、風噪性能、行駛穩(wěn)定性、側風響應、車內外噪聲等數(shù)據(jù)?！蓖跤抡f，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(tǒng)，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(shù)據(jù)，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(jīng)過風機聲學優(yōu)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58dB（A），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(tǒng)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(tǒng)的汽車天平系統(tǒng)，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(tǒng)。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(shù)據(jù)支撐。

天平系統(tǒng)。

這里還安裝有國內首臺汽車風洞專用的移動測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)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(xù)精度≤±0.1毫米。

洞中能夠呼風喚雨模擬四季

在汽車環(huán)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”。

據(jù)了解，中國汽研汽車環(huán)境風洞（CWT），并且配備了高低溫環(huán)境倉、五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心和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(fā)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(fā)能力。

中國汽研風洞工程工程師周龍介紹：“汽車環(huán)境風洞就是一個濃縮的四季，可模擬各種實際氣候環(huán)境，如，可用于汽車整車發(fā)動機熱管理、空調系統(tǒng)、汽車水管理等汽車熱力學開發(fā)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(huán)境要求的地域進行，相當耗費時間成本和經(jīng)濟成本，而通過風洞，此類試驗不僅將大大節(jié)約研發(fā)時間和經(jīng)濟成本，數(shù)據(jù)也更加準確?！?/p>

環(huán)境風洞里正在模擬降雪環(huán)境測試汽車的適應性。記者 雍黎/圖

值得一提的是，在環(huán)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(jié)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(fā)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(zhí)行副總經(jīng)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(yè)要聯(lián)合起來培養(yǎng)一批能用好這個設施的人，發(fā)揮風洞與對于我國汽車研發(fā)的積極作用。

據(jù)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(fā)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(fā)動機散熱系統(tǒng)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(yōu)化技術服務。

值得一提的是，虛擬風洞和汽車空氣動力學數(shù)據(jù)庫兩大服務平臺的探索與構建，還將為國內外企業(yè)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(yè)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(lián)盟，發(fā)揮汽車風洞的輻射作用，加快我國自主品牌汽車品質升級。