能“呼風(fēng)喚雨”還能模擬四季，我國中西部首座汽車風(fēng)洞重慶落成

科技日報(bào)記者 雍黎

6月28日，中國中西部地區(qū)首座汽車風(fēng)洞在重慶落成。這是目前世界上最先進(jìn)的風(fēng)洞之一，能夠“呼風(fēng)喚雨”，制造“風(fēng)霜雨雪”，也是“世界上最安靜的風(fēng)洞之一”，填補(bǔ)了我國中西部汽車空氣動力學(xué)風(fēng)洞試驗(yàn)的空白，在國內(nèi)除了上海，重慶成為了第二座擁有兩座風(fēng)洞的城市。

據(jù)了解，該風(fēng)洞由兩座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）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(jì)算平臺等設(shè)施。風(fēng)洞將為國內(nèi)外車企的研發(fā)提供技術(shù)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(chǔ)服務(wù)。

全尺寸汽車空氣動力學(xué)—聲學(xué)風(fēng)洞。記者 雍黎/圖

歷時(shí)5年

中西部首座汽車風(fēng)洞落成

汽車空氣動力學(xué)作為決定汽車造型設(shè)計(jì)、風(fēng)噪性能、燃油經(jīng)濟(jì)性、高速行駛穩(wěn)定性的關(guān)鍵指標(biāo)，越來越多被眾多車企所重視。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、熱力學(xué)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(shè)計(jì)更加節(jié)能、美觀的汽車提供條件。

“我國汽車空氣動力學(xué)風(fēng)洞比國外的發(fā)展晚了一二十年，國外重要的主機(jī)廠都有自己的空氣動力學(xué)風(fēng)洞或者模擬風(fēng)洞。”中國汽研汽車風(fēng)洞中心首席專家朱習(xí)加說，我國是2009年同濟(jì)大學(xué)才建立起了是第一個風(fēng)洞中心，有一個空氣動力學(xué)和環(huán)境學(xué)風(fēng)洞，其他主機(jī)廠有幾個環(huán)境學(xué)風(fēng)洞。存在著試驗(yàn)室資源緊張、試驗(yàn)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(fēng)洞。

為了改善這一現(xiàn)狀，2014年3月，中國汽研成立了汽車風(fēng)洞中心，開始籌備建設(shè)技術(shù)指標(biāo)國際一流、國內(nèi)領(lǐng)先的兩座汽車風(fēng)洞——“汽車空氣動力學(xué)—聲學(xué)風(fēng)洞”和“汽車環(huán)境風(fēng)洞”。

經(jīng)過5年的建設(shè)，中西部首座汽車風(fēng)洞正式落成。該風(fēng)洞由兩座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）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(jì)算平臺等設(shè)施。

“人造巨風(fēng)”最高風(fēng)速

可達(dá)250km/h

在中國汽研汽車風(fēng)洞中心全尺寸汽車空氣動力學(xué)—聲學(xué)風(fēng)洞（AAWT）里，記者看的一輛車正在進(jìn)行汽車風(fēng)阻測試，在煙霧的幫助下，當(dāng)風(fēng)吹出來后，風(fēng)遇到車后的變化被清晰的展示了出來。

中國汽研汽車風(fēng)洞中心主任王勇介紹，風(fēng)洞是根據(jù)運(yùn)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(shí)際路面行駛狀態(tài)下的氣動特性的試驗(yàn)設(shè)備。

“打個普通的比喻，氣動-聲學(xué)風(fēng)洞就是讓車輛站上‘跑步機(jī)’，研究人員通過風(fēng)洞試驗(yàn)，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)。”王勇說，作為風(fēng)洞的動力源，這里的氣動-聲學(xué)風(fēng)洞的風(fēng)機(jī)是具有世界一流水平的軸流式風(fēng)機(jī)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(fēng)速可達(dá)250km/h，葉片則采用了18片碳纖維葉片，直徑達(dá)9m。當(dāng)電源接通后，在風(fēng)洞里就能吹起不同程度的人造風(fēng)。

巨大的風(fēng)機(jī)。

聲音最安靜 精準(zhǔn)最準(zhǔn)確

尤其是要采集風(fēng)噪數(shù)據(jù)，對風(fēng)洞的背景噪聲要求非常高，要求洞內(nèi)“絕對安靜”，而中國汽研氣動-聲學(xué)風(fēng)洞經(jīng)過風(fēng)機(jī)聲學(xué)優(yōu)化、駐室壁聲學(xué)消聲處理等系列處理后，在這座3/4開口的回流式風(fēng)洞中，最高風(fēng)速可達(dá)250km/h，在140km/h的風(fēng)速中，背景噪聲僅為58dB（A），堪稱“世界上最安靜的風(fēng)洞之一”。

作為汽車風(fēng)洞中最重要的測試設(shè)備，汽車天平系統(tǒng)的測量精度和技術(shù)水平直接決定了風(fēng)洞的技術(shù)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(zhǔn)確性。中國汽研氣動-聲學(xué)風(fēng)洞采用了MTS公司提供的高精度五帶式天平/轉(zhuǎn)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(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。

天平系統(tǒng)。

這里還安裝有國內(nèi)首臺汽車風(fēng)洞專用的移動測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)測量儀器的精確定位，能夠達(dá)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(biāo)方向上的分辨率達(dá)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(fēng)喚雨模擬四季

在汽車環(huán)境風(fēng)洞中，降雨、降雪、高溫、低溫、日照、結(jié)冰等一年四季可以在這里得到精確模擬，以此檢驗(yàn)車輛的“抗壓能力”。

據(jù)了解，中國汽研汽車環(huán)境風(fēng)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(jì)算平臺，形成了先進(jìn)的汽車空氣動力學(xué)、熱力學(xué)、風(fēng)噪性能開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)體系，其完備的汽車空氣動力學(xué)、熱力學(xué)、風(fēng)噪性能正向開發(fā)能力。

中國汽研風(fēng)洞工程工程師周龍介紹：“汽車環(huán)境風(fēng)洞就是一個濃縮的四季，可模擬各種實(shí)際氣候環(huán)境，如，可用于汽車整車發(fā)動機(jī)熱管理、空調(diào)系統(tǒng)、汽車水管理等汽車熱力學(xué)開發(fā)任務(wù)。整車及零部件都可以在這里得到檢驗(yàn)，過去這類試驗(yàn)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(jìn)行，相當(dāng)耗費(fèi)時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本，而通過風(fēng)洞，此類試驗(yàn)不僅將大大節(jié)約研發(fā)時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本，數(shù)據(jù)也更加準(zhǔn)確。”

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

值得一提的是，在環(huán)境風(fēng)洞里安裝有直徑4.5m的風(fēng)機(jī)，配備他們自主設(shè)計(jì)的可調(diào)節(jié)式噴口，能夠讓小轎車到大卡車、大巴士都能在這里進(jìn)行測試，是目前世界上最先進(jìn)的。

發(fā)揮風(fēng)洞輻射作用

加快我國汽車品質(zhì)升級

上海泛亞汽車技術(shù)中心執(zhí)行副總經(jīng)理劉啟明表示，風(fēng)洞是一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)設(shè)施，從功能上講新建的風(fēng)洞在全球來講都是最先進(jìn)的，中國的風(fēng)洞建設(shè)的晚，但是目前的中國的風(fēng)洞都是最先進(jìn)的。不過更重要的是，相關(guān)的機(jī)構(gòu)和企業(yè)要聯(lián)合起來培養(yǎng)一批能用好這個設(shè)施的人，發(fā)揮風(fēng)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(fēng)洞的運(yùn)行，中國汽研還建立了1200核高性能仿真計(jì)算平臺，提供包括汽車空氣動力學(xué)、氣動噪聲、發(fā)動機(jī)冷卻、空調(diào)性能、零部件熱保護(hù)、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(jī)散熱系統(tǒng)匹配等汽車空氣動力學(xué)、聲學(xué)和熱力學(xué)領(lǐng)域的CFD仿真分析和優(yōu)化技術(shù)服務(wù)。

值得一提的是，虛擬風(fēng)洞和汽車空氣動力學(xué)數(shù)據(jù)庫兩大服務(wù)平臺的探索與構(gòu)建，還將為國內(nèi)外企業(yè)提供虛擬風(fēng)洞仿真分析，CFD分析與風(fēng)洞試驗(yàn)對標(biāo)，汽車關(guān)鍵氣動以及聲學(xué)特性的查詢、分析和對標(biāo)等技術(shù)服務(wù)。

同時(shí)，中國汽研牽頭行業(yè)47家單位成立中國汽車工程學(xué)會汽車空氣動力學(xué)分會、聚集10家車企組建中國汽研汽車風(fēng)洞聯(lián)盟，發(fā)揮汽車風(fēng)洞的輻射作用，加快我國自主品牌汽車品質(zhì)升級。