星空体育网站入口:国之重器:广汽“三合一”风洞实验室风吹向何方?
发布时间:2024-09-08 10:17:51 来源:星空体育网站入口官网 作者:星空体育全站app 点击:58
在汽车研发过程中,空气动力学是最重要的性能指标之一,与动力性、经济性、操控稳定性和舒适性密切相关。现如今,空气动力学已不再作为单一被考虑的影响因素,需考虑多个其他因素对车辆的综合影响,同时虚拟仿真、风洞实验等研究技术手段也更为成熟。
在这其中,风洞实验室扮演着至关重要的角色。风洞内部通过输入风速、风向、温度和湿度等环境参数,模拟真实环境下气体的流动情况,测试和优化汽车在实际驾乘中的表现。
近日,广汽“三合一”风洞实验室启用仪式在广汽研究院举行,标志着全球首个集空气动力学、气动声学、热力学于一体的全尺寸风洞实验室正式启用,再次展现了广汽集团在科技创新和自主研发方面的实力与担当。
“三合一”风洞实验室都有哪些优势?它在汽车研发过程中扮演着怎样的角色?如何解决建设成本与投资回收乃至盈利的平衡?风洞还将给我们带来哪些想象?钟叔驾道带着这些问题,和广汽研究院整车开发中心副主任欧阳俊现场对话,听听他的看法。
可能很多人不知道,在2009年以前,中国尚没有严格意义上的汽车整车风洞,只能依靠改造航空风洞来完成汽车空气动力学实验,极大地制约了中国汽车工业的高速发展和自主造型设计能力的提升。
从2016年9月开始,历时8年全力打造的广汽风洞实验室,占地面积4500㎡,是全球首个集空气动力学、气动声学、热力学于一体的整车风洞实验室,也是国内车企首个全尺寸空气动力学风洞实验室,堪称名副其实的“国之重器”。
“中国范围内目前有四个全尺寸的空气动力学风洞,除了广汽风洞实验室,分别是同济大学、中国汽车工程研究院股份有限公司、中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司。”欧阳俊的语气坚定,带有自豪感。“但是国内目前都还是空气动力学和气动声学的‘二合一’风洞,广汽打造的不仅是主机厂层面第一个全尺寸,也是全球第一个‘三合一’风洞实验室。”
作为该实验室的核心,它的“心脏”采用的是一台直径达到8.5米的轴流式风机,最大功率可以达到2200kW,产生最高200km/h的风速,并且保持±0.5km/h的超高控制精度。当然了,如此大的功率,使得它的用电量也相当惊人,根据欧阳俊的介绍,如果以1元一度电来计算,风机工作一小时基本上要花费2000元左右的电费。
广汽“三合一”风洞实验室的最大优势在于,除了空气动力学、气动声学之外,还将热力学实验结合在了一起,实验室通过模拟20℃-60℃温度和15%-90%湿度的环境,并通过32个全光谱灯模拟真实的光照环境,能够进行丰富的热力学测试。
“三合一”风洞实验室可以模拟高温、高湿、日照等多种复杂气候环境,它不仅局限于空气动力学,还兼顾了汽车整车发动机热管理、空调系统等汽车热力学开发任务和风噪等气动声学开发任务。
欧阳俊认为,“三合一”风洞实验室带来的好处是,为整个广汽集团未来在产品开发进程中具备了更全面、更细致、更聚焦的硬件条件,能够更真实地去模拟用户的各类使用场景和环境,同时也为广汽未来在相关领域的技术创新提供了更好的平台,借助测试项目的高度集成进一步节省投资,降低研发成本,给客户带来更高质量、更经济的产品。
事实上,伴随着工业空气动力学的不断发展,风洞不只是为航空、汽车领域提供实验数据,也能够满足更多不同类型实验的需求,如:能源、建筑、体育等众多领域,在各个方面的应用越来越广泛。
举个例子,在速滑运动中,空气阻力最高可达十级大风。为了提升速滑服减阻性能,短道速滑队运动员穿的速滑服需要经过风洞测试,进一步提升服装的减阻性能。
从定位上看,广汽风洞实验室不局限汽车行业,未来将积极推进跨行业合作,探索风洞的更多可能性,包括为飞行器、摩托车、高速列车模型、体育运动装备等提供量化参考和测试支持。同时广汽研究院启动了数字孪生风洞、瞬态风环境模拟及智慧风洞等创新课题的研究,将持续开展更多对行业创新技术的探索。
“广汽自建风洞实验室,一方面是满足整个广汽产品开发的需要。另外一方面,也可以将其作为行业资源进行共享,而且作为主机厂还具备丰富的产品开发经验,可以分享给更多的行业伙伴。”
在欧阳俊看来,根据外部企业的实际需要,外部企业既可以选择第三方风洞实验室,也可以选择广汽风洞实验室。如果选择广汽,那么会在最严密的保密措施下,提供给行业用户定制化、最周全的服务。
考虑到目前车企推出新车的节奏不断加快,很多风洞实验室的运营周期被拉得非常长,甚至开展实验需要排到半年、一年以后,广汽风洞实验室的建成无疑为外部企业带来了新的选择。
从现实来看,国内在汽车空气动力学方面的起步,相比国外晚了一二十年。目前国外重要的主机厂,甚至可以说每个主机厂独立拥有自己的空气动力学-声学风洞,但国内车企依然受实验室资源紧张、海外资源依托度高、实验周期长等诸多因素的制约。
广汽“三合一”风洞实验室的正式启用,将为我国汽车空气动力学、汽车工业快速发展产生极大的支撑与赋能、引领,助力各行业发展,并进一步推动广汽集团向科技企业转型。就让这“风”,吹得更猛烈些吧!
Q1:早年间基本上比较少会提及空气动力学,消费者认知也不强,但是现在基本上每款新车上市都会强调这一点。请问这一前一后,是有什么样的原因变化呢?
欧阳俊:在汽车领域,风洞实验最早应用在赛车领域,赛车追求极致的高速度,以及高速行驶过程中的稳定性和安全性,这些都与空气动力学密切相关——怎么样减少整车的阻力,怎么样提高整个车身的下压力。
风洞实验进入到民用车领域也是最近十几年的事情,大致分为两个阶段,一个是燃油车节能时代,一个是电动化时代,特别是在电动化时代,为了提升纯电续航,空气动力学开始成为民用车设计的一个重要要素。在产品上,在同样的电池容量下,风阻的差别会导致续航的差异。
欧阳俊:我们国家大概有三类风洞实验室,第一类是缩比模型的空气动力学的小型风洞,第二类是专门做热力学开发的环境模拟风洞,第三类是整车级全尺寸空气动力学-声学风洞,目前广汽风洞就是属于最后一类。
目前国内来讲,广汽是第四个全尺寸的空气动力学的风洞,之前的三家分别是同济大学、中国汽车工程研究院股份有限公司、中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司,它们各有一个全尺寸风洞。不过他们的全尺寸风洞都是“二合一”,都是空气动力学和气动声学,广汽是主机厂层面的第一个全尺寸,也是全球第一个“三合一”,我们在整个设计施工过程中将热力学部分也考虑在其中。
Q3:对于很多不了解造车流程、过程的用户,他会好奇,造车一般是什么阶段开始就要开始做风洞实验?
欧阳俊:在造型的油泥模型设计阶段就开始了。造型阶段的设计优化对于减少车身阻力的成本是最低的,因为不再需要去追加额外的硬件,比如主动进气格栅、车辆的下护板。因为这些硬件成本的投入将会大大增加造车成本,所以我们把问题放在前端进行解决。
欧阳俊:在做空气动力学性能开发时,我们主要考核的是Cd*A这个指标。Cd是风阻系数,A是车辆的正投影面积。正投影面积受造型、车内空间需求的影响,优化空间相对较小,所以我们主要是优化风阻系数。风阻系数随着风速的提高会有一些变化,但是当车速达到120km/h后,整体的流场形状基本趋于稳定,流场的参数基本与速度成正比关系,风阻系数的变化就非常小了。因此,风洞实验一般车速达到160km/h已经足够了。