同濟大學-國家汽車整車風洞試驗中心(上海)
特點:國內第一座,擁有全部自主智慧財產權
2010年以前,國內並沒有1:1的汽車風洞試驗場。如果送到國外進行測試,每小時費用在3000歐元左右,價格高昂。2010年之後,耗資5億人民幣,建設在同濟大學嘉定校區的國內首個1:1整車風洞實驗室(又稱"上海地面交通工具風洞中心"),則大大降低了自主品牌的汽車開發成本。
上海地面交通工具風洞中心項目(以下簡稱"風洞中心")是上海"科教興市"首批重大產業科技攻關項目之一,由同濟大學承建,並獲得國家教育部科研平臺建設及上海市政府的大力支持。項目於2004年12月奠基,於2009年7月1日投入試運營。風洞中心包括國內首座汽車氣動聲學整車風洞、國內首座熱環境整車風洞和一個集汽車造型、加工、設備維護、科研和管理於一體的多功能中心。風洞中心在地面模擬能力、空氣動力測量精度、背景噪聲和環境模擬的範圍等方面均處於世界領先水平建成後的風洞中心與同濟大學新能源汽車工程中心、上海汽車質量檢測中心、汽車試驗場共同組成具有國際一流水準、配套齊全的地面交通工具測試研究基地。
同濟大學風洞中心從建設初始就按照世界最先進的指標進行規劃,建成後的風洞中心在噪音控制、地面模擬、空氣動力測量精度、環境模擬等關鍵技術指標上均達到世界領先水平,並擁有全部自主智慧財產權。
中汽研汽車風洞
特點:功能強大全面,具備高性能仿真計算平臺
同濟大學在2009年建成我國首座汽車風洞--上海地面交通工具風洞中心,但仍存在試驗室資源緊張、試驗周期長等問題。中汽研汽車風洞的建成,將有效彌補我國汽車空氣動力學試驗研究資源不足的問題。
中汽研氣動-聲學風洞安裝有直徑9m的風機,最高風速可達250km/h。同時風洞的噪聲控制也處在頂尖水準,中汽研氣動-聲學風洞在設計上就從噪聲源和噪聲傳播途徑兩個方面對風洞背景噪聲進行了控制,最終實現了140km/h的風速時風洞背景噪聲僅為58 dB(A),完全滿足汽車氣動噪聲測量的環境要求,成為世界上最安靜的汽車風洞之一。
精確測量汽車空氣阻力、幫助車企控制油耗,必須依靠精度極高的測力天平。為了保證測量的高精度,中汽研氣動-聲學風洞採用了美國MTS公司高精度五帶天平/轉臺/移動帶系統,可滿足轎車、SUV、MPV、輕卡測試需求。該天平測量精度極高,甚至可以分辨出一顆雞蛋的重量,將為車企提供準確的風洞試驗數據支撐。
在中汽研汽車環境風洞內,隨時可以真實模擬各種溫溼度、陽光、雨雪等氣候條件,配合底盤測功機(轉鼓)模擬的各種道路工況,可進行環境風洞中特有的降雨試驗、降雪試驗、高低溫衝擊等氣候試驗。投用後車企不再需要長期奔波於室外各地,降低了開發成本。
中汽研汽車風洞中心建立了1200核高性能仿真計算平臺,具備完整的汽車CFD仿真分析能力,可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。
中汽研汽車風洞的誕生,不僅為車企在產品研發階段提供了高精度的測試設備和先進的技術服務,也將有利於整個汽車產業的競爭態勢發展,促進汽車產品綜合性能提升。此外,對消費者來說,有了汽車風洞的支撐與助力,汽車油耗也將大大降低,更為經濟適用。
湖南大學土木工程學院風洞實驗室
特點:國內首座單電機三試驗段邊界層風洞
湖南大學車輛工程學系是我國車輛工程的傳統強系,歷史悠久、科研實力雄厚,其擁有一座風洞實驗室並不奇怪。
該風洞全長53米、寬18米,為國內首座單電機三試驗段邊界層風洞,其中第一試驗段長17米,模型試驗區橫截面寬3米、高2.5米,試驗段風速0~60米/秒連續可調,試驗段有前後兩個轉盤,前轉盤位置可模擬均勻流風場,通過邊界層抽吸裝置或滾動帶,進行汽車模型的空氣動力學試驗;其餘的試驗段可以完成不同的測試功能,包括橋梁,大樓高鐵站等等的風洞試驗。同時試驗室還將配置先進的測力、測壓、測速、測振儀器設備、數據採集和處理系統,在風洞功能、流場品質、試驗儀器配置上處於國內同類設備中領先地位。湖南大學汽車模型風洞實驗室,可完成汽車六分力測量、表面壓力測量、PIV空間流場顯示測量、雨刮器升力測量、氣動噪聲測量等風洞試驗。同時具備雨刮器升力測量系統;粒子圖像測速儀(PIV);電子壓力掃描閥等先進設備。
吉林大學風洞實驗室
特點:全面的車身實驗室之風洞
車身實驗室成立於1985年,其中車身結構實驗室、汽車造型實驗室和PACE中心位於吉林大學南嶺校區,汽車風洞實驗室位於吉林大學科技園,總佔地面積6600平方米,建築面積3000平方米,2011年被評為"吉林省普通高等學校實驗教學示範中心"。車身實驗室在國家985及211經費資助下購入了具有國際先進水平的儀器設備,為高層次創新型人才培養、開展高水平科學研究提供了硬體支撐。目前擁有德國進口光學非接觸測量系統ATOS II,車身動靜態應變採集系統,快速成形系統,雷射雕刻系統,車身零部件高低溫環境拉壓測量系統,汽車風洞六分力參數測量系統等設備。風洞實驗室擁有國內首臺具有地面效應模擬系統的汽車專用風洞及雷射粒子測速儀等汽車空氣動力學實驗設備,能夠完成各種整車比例模型和轎車實車的空氣動力性試驗。
泛亞風洞實驗室
特點:企業自有實驗室
2012年3月27日,泛亞汽車技術中心整車熱力學風洞正式落成,這標誌著上海通用汽車和泛亞汽車技術中心成為國內唯一擁有熱力學風洞的整車製造與研發企業。
泛亞整車熱力學風洞是國內整車廠中第一個具有全球領先水平的熱力學風洞,不僅是國內第一個具備雨雪模擬功能的熱力學風洞,同時還擁有多項國內之最,包括:國內空氣氣流品質最好,主風口風速偏差在1%以內;風速模擬條件最高,最高風速可達250km/h;溫度模擬範圍最大,-40℃至60℃;溫度轉換率最快,0.6℃/分鐘;溼度模擬範圍最大,5%至95%RH;最先進可控全光譜日照模擬系統,強度最高可達1200W/m2;還有美國寶克公司領先技術的風洞用底盤測功機系統等。
泛亞整車熱力學風洞集成氣候全能、高效開發、安全環保等優勢特長,使泛亞具備了在自動空調控制、整車舒適性開發、整車熱力學系統集成等方面的自我標定能力。憑藉先進的設施,泛亞整車熱力學風洞可最大限度模擬全球各區域客戶可能遇到的各種氣候和路況條件,甚至模擬範圍可超越實際道路試驗所能遇到的極端氣候條件,為開發和驗證符合客戶需求的整車帶來更為嚴苛的考驗。通過對季節與地域限制的突破,該風洞可替代約80%的熱力學道路試驗,能夠減少工程開發過程中的能源消耗,顯著提升整車開發效率,加快產品開發進程。
泛亞整車熱力學風洞的啟用不僅將加速新能源車型的研發,對新能源車電機、電池、電控等關鍵系統的開發帶來更多保障,同時也體現了"綠色研發"、"綠色生產"的理念。該風洞建造了國內整車廠首個"預試驗艙",能夠顯著減少試驗能耗並提高效率。此外,泛亞整車熱力學風洞在工程方面也體現了對節能環保的重視,如使用保溫材料約500立方,實現了風道系統的全隔熱,降低熱損失;選用不含環境危害因素的材料和油漆;合理布置主風機、制冷機組,減少振動和噪聲;冷/熱風循環利用等等。
總結
汽車外形設計,進氣排氣等都需要吹風實驗。好的設計對減阻降噪,提升燃料經濟性和駕駛品質都有很重要的作用。國內的汽車風洞建設起步晚,但是起點相對較高,21世紀湧現的高水平專業汽車風洞實驗室填補了巨大空白,為我國汽車外形設計的發展進步起到了巨大的推動作用。