[汽車之家 技術(shù)] 我們生活的地球擁有復(fù)雜多變的氣候現(xiàn)象,站在汽車工程師的角度來看,百變甚至極端的氣候卻給一款新車的開發(fā)帶來了諸多難以預(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(shí)間。近日,上海泛亞汽車技術(shù)中心總投資1.8億元人民幣建設(shè)的熱力學(xué)風(fēng)洞(或稱氣候風(fēng)洞)正式投入使用(詳細(xì)報(bào)道點(diǎn)擊這里),它就是幫助工程師們解決這個(gè)問題的。
一款新車在開發(fā)階段就必須考慮到它可能會遇到的各種氣候現(xiàn)象,所以需要將車輛放在相應(yīng)的地方進(jìn)行可靠性試驗(yàn),但是這就有些靠天吃飯的意味了。我們所需要的氣候條件往往并不由人的意志為轉(zhuǎn)移,那么可以通過建立一個(gè)類似地球的小環(huán)境來模擬現(xiàn)實(shí)情況下車輛可能會遇到的各種天氣狀況,而這種人造地球環(huán)境就是所謂的熱力學(xué)風(fēng)洞。
● 與空氣動力學(xué)風(fēng)洞的區(qū)別
相信很多人都聽說過風(fēng)洞,而根據(jù)試驗(yàn)對象以及用途的不同,風(fēng)洞也分很多種,最常見的則是動力學(xué)風(fēng)洞,它主要用來設(shè)計(jì)、優(yōu)化飛行器、導(dǎo)彈、航天器的外部造型,在動力學(xué)風(fēng)洞中能夠模擬出這些物體在高速運(yùn)動下可能出現(xiàn)的狀況。
對于汽車廠商來說,空氣動力學(xué)風(fēng)洞對車身外形的開發(fā)也有著重要的作用,特別是一些超跑制造商。通常工程人員會先制成1:1的汽車油泥模型,然后在風(fēng)洞中進(jìn)行試驗(yàn),通過風(fēng)洞內(nèi)產(chǎn)生的強(qiáng)大氣流吹過車身表面來觀察氣體的流動是否符合設(shè)計(jì)上的需求,然后再對細(xì)節(jié)進(jìn)行修改使風(fēng)阻系數(shù)達(dá)到要求。
當(dāng)然建造一個(gè)可以放進(jìn)1:1汽車模型規(guī)模的風(fēng)洞的價(jià)格也是不菲,往往達(dá)到數(shù)億美元甚至更多,而且每做一次風(fēng)洞試驗(yàn)的費(fèi)用也是相當(dāng)大的。
熱力學(xué)風(fēng)洞則是另外一個(gè)名詞,它的主要用途是模擬車輛在實(shí)際情況中遭遇到的各種路況、氣候環(huán)境的改變,它可以模擬雨雪天氣、不同的濕度和溫度環(huán)境等。然而空氣動力學(xué)風(fēng)洞則不需要這些,它只需要吹風(fēng),這也是二者最大的區(qū)別。
● 風(fēng)機(jī)重40噸 最大風(fēng)速250km/h
這座熱力學(xué)風(fēng)洞坐落于上海泛亞汽車技術(shù)中心,建筑內(nèi)設(shè)有主試驗(yàn)艙、預(yù)試驗(yàn)艙、風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、冷卻/加熱系統(tǒng)、底盤測功機(jī)、日照模擬/雨雪模擬系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。
風(fēng)洞內(nèi)的核心部件風(fēng)機(jī)的重量為40噸,最大轉(zhuǎn)速708rpm,雖然轉(zhuǎn)速不高,但由于風(fēng)扇直徑有3.6米,所以在全速狀態(tài)下配合風(fēng)道的設(shè)計(jì),最終在出風(fēng)口可以產(chǎn)生時(shí)速為250km/h的風(fēng),而此時(shí)電機(jī)的功率為1500kW。
要想產(chǎn)生高質(zhì)量且可控的風(fēng),風(fēng)道的設(shè)計(jì)是頗有講究的。從側(cè)面看去,整個(gè)風(fēng)道采用了“回”字形的結(jié)構(gòu),重量達(dá)到了70噸,這種垂直布置的的方式使風(fēng)道的上下落差達(dá)到了9米。位于建筑第3層的風(fēng)機(jī)吹出的風(fēng)會通過一段漫長的風(fēng)道到達(dá)位于一層的風(fēng)道擴(kuò)張段,它的作用主要是讓氣流在這里得到緩沖、整流,然后經(jīng)過收縮段最終從一個(gè)7平方米的出風(fēng)口快速吹向主試驗(yàn)艙。
風(fēng)從風(fēng)機(jī)到出風(fēng)口有很長的一段距離,所以當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化后,出風(fēng)口的風(fēng)速必然會有延遲,但這個(gè)延遲性被控制在5秒之內(nèi)。出風(fēng)口的面積為7平方米,實(shí)際上它可以縮小為5平方米,通過調(diào)整出風(fēng)口的面積,可以將風(fēng)道中的最高風(fēng)速立刻從200km/h提升到250km/h。這種對風(fēng)道設(shè)計(jì)的“斤斤計(jì)較”確保了各項(xiàng)試驗(yàn)更加接近或等同真實(shí)情況。
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