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了解什么是汽車風(fēng)洞

2023-04-10 17:34:06 作者:蔡金盛
汽車風(fēng)洞是用來產(chǎn)生人工氣流(人工風(fēng))的管道。在這種管道中可以形成一個(gè)空氣均勻流動(dòng)的區(qū)域,汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)就是在這個(gè)風(fēng)洞中進(jìn)行的。用于在風(fēng)洞中產(chǎn)生強(qiáng)大氣流的風(fēng)扇非常大。比如奔馳公司的汽車風(fēng)洞,風(fēng)扇直徑達(dá)到8.5m,驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的電功率達(dá)到4000kW,風(fēng)洞中實(shí)車測(cè)試的空氣流量達(dá)到270km/h.建造這樣規(guī)模的汽車風(fēng)洞往往需要上億美元,甚至超過10億美元,而每進(jìn)行一次汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn),都需要相當(dāng)大的開支。

汽車風(fēng)洞包括模型風(fēng)洞、實(shí)車風(fēng)洞、氣候風(fēng)洞等。模型風(fēng)洞比實(shí)車風(fēng)洞小很多,投資和使用成本也比較小。在模型風(fēng)洞中,只能對(duì)縮尺模型進(jìn)行測(cè)試,其實(shí)驗(yàn)精度相對(duì)較低。實(shí)車風(fēng)洞大,建造成本和使用費(fèi)極高。目前世界上很少有實(shí)車風(fēng)洞,主要集中在日本、美國、德國、法國、意大利等國家的大型汽車公司。

汽車風(fēng)洞原理

風(fēng)洞是一種可以人工產(chǎn)生和控制氣流,模擬飛行器或物體周圍的氣流,測(cè)量氣流對(duì)物體的作用,觀察物理現(xiàn)象的管狀實(shí)驗(yàn)設(shè)備。它是空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)最常用和最有效的工具。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是飛機(jī)研制不可缺少的一部分。它不僅在航空航天工程的研發(fā)中發(fā)揮著重要作用,而且隨著工業(yè)空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展,在交通運(yùn)輸、住宅建設(shè)、風(fēng)能利用和環(huán)境保護(hù)等方面也得到廣泛應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)中使用風(fēng)洞的依據(jù)是運(yùn)動(dòng)的相對(duì)原理。

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汽車風(fēng)洞的組成

風(fēng)洞主要由腔體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和測(cè)量控制系統(tǒng)組成,各部分的形式因風(fēng)洞類型而異。

汽車風(fēng)洞的特點(diǎn)

“汽車風(fēng)洞”中巨大的人工風(fēng)模擬各種行駛環(huán)境中遇到的空氣阻力、噪音、熱力學(xué)狀態(tài)、天氣環(huán)境甚至日照,測(cè)試原型車的安全性和操縱穩(wěn)定性,最大限度減少行駛過程中的動(dòng)力損失,設(shè)計(jì)出更節(jié)能、更美觀的汽車。

汽車風(fēng)洞作用

汽車公司在開發(fā)汽車時(shí),應(yīng)先制作1:2或1:1的汽車油泥模型,并在風(fēng)洞中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以檢驗(yàn)、修正和改進(jìn)汽車模型在流動(dòng)空氣中的性能。汽車風(fēng)洞是研究汽車空氣動(dòng)力學(xué)的大型實(shí)驗(yàn)設(shè)施,是產(chǎn)生人工氣流(人工風(fēng))的管道。寶馬新建的空氣動(dòng)力學(xué)測(cè)試中心有兩個(gè)風(fēng)洞。一個(gè)名為Aerolab的風(fēng)洞可以測(cè)試1:2的汽車油泥模型。另一個(gè)“主風(fēng)洞”可以測(cè)試1:1的汽車污泥模型。根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況,對(duì)車體各部分稍加修改,使風(fēng)阻系數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量車身外形,繪制車身圖紙,進(jìn)行車身模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。

其實(shí)風(fēng)洞不是一個(gè)洞,而是一個(gè)大的隧道或者管道。這和他英文名wind tuennl的原意是一致的,只是一開始不知道是哪個(gè)老師翻譯成風(fēng)洞的。里面有巨大的扇葉,可以產(chǎn)生強(qiáng)大的氣流。氣流通過一些樣式的柵欄,以減少渦流的發(fā)生,進(jìn)入人們的實(shí)驗(yàn)室。風(fēng)洞最大的作用是測(cè)量汽車的風(fēng)阻,風(fēng)阻用風(fēng)阻系數(shù)CD來表示。風(fēng)阻系數(shù)越小,空氣阻力的影響越小。當(dāng)然,風(fēng)洞不僅可以用來測(cè)量風(fēng)阻,還可以用來研究車身周圍氣流的影響,比如升力和下壓力。還可以模擬各種氣候環(huán)境,包括熱、冷、雨、雪。從而讓工程師了解汽車在不同環(huán)境下的工作情況,尤其是冷卻水箱和剎車的散熱情況。在新車的設(shè)計(jì)階段,為了改善汽車的外形和氣動(dòng)性能,必須將汽車作為風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)P瓦M(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)。風(fēng)洞按大小分為縮尺模型試驗(yàn)風(fēng)洞和車輛試驗(yàn)大型風(fēng)洞。根據(jù)氣流形式,風(fēng)洞分為直流式和回流式。由于路試方法不能同時(shí)測(cè)量空軍的六個(gè)組成部分,風(fēng)洞試驗(yàn)成為研究汽車氣動(dòng)性能最有效的手段,風(fēng)洞最早應(yīng)用于飛機(jī)制造。汽車風(fēng)洞包括模型風(fēng)洞、實(shí)車風(fēng)洞和氣候風(fēng)洞。

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