人造地球 揭秘鲜为人知的热力学风洞
我们生活的地球有着复杂多变的气候现象。从汽车工程师的角度来看,不断变化甚至极端的气候给新车的开发带来了许多不可预测的问题。如果有一个能够模拟地球上各种气候的装置,将为新车研发节省大量路试时间。近日,由上海泛亚汽车技术中心总投资1.8亿元建设的热力风洞正式投入使用,就是为了帮助工程师解决这个问题。
新车在开发阶段,必须考虑其可能遇到的各种气候现象,因此需要将车辆放在相应的地方进行可靠性测试,但这意味着要看天气吃饭。我们需要的气候条件往往不是人的意志所转移的,所以我们可以通过建立一个类似地球的小环境来模拟现实中车辆可能遇到的各种天气情况,而这个人造地球环境就是所谓的热力学风洞。
●与空气动风洞的区别
相信很多人都听说过风洞。根据试验对象和用途的不同,风洞有很多种。最常见的是动态风洞,主要用于设计和优化飞机、导弹和航天器的外形。在动态风洞中,可以模拟这些物体在高速运动下的可能状态。
对于汽车厂商来说,空气动风洞对于车身造型的发展也有着重要的作用,尤其是对于一些超跑厂商来说。通常工程师会先制作一个1:1的汽车污泥模型,然后在风洞中进行测试。通过风洞中产生的强大气流吹过车身表面,我们可以观察气流是否符合设计要求,然后修改细节,使风阻系数符合要求。
当然,建造一个能够契合1: 1汽车模型规模的风洞的价格也是不菲的,往往会达到上亿美元甚至更多,每次风洞试验的成本也是相当大的。
热力学风洞是另一个术语。其主要目的是模拟车辆在实际情况下遇到的各种路况和气候变化。它可以模拟雨雪天气、不同的湿度和温度环境等。但是,空气动风洞不需要这些,只需要吹风,这是它们最大的区别。
●风机重40吨,最大风速250 km/h。
该热力风洞位于上海泛亚汽车技术中心。建筑内设有主试验舱、预试验舱、风机、风道、冷热系统、底盘测功机、日照模拟/雨雪模拟系统、数据采集系统等。
风洞的核心部件风扇的重量为40吨,最大转速为708转/分。虽然转速不高,但由于风机直径为3.6米,加上全速风洞的设计,可以在出风口产生250公里/小时的风速,此时电机功率为1500千瓦。
为了产生优质可控的风,风道的设计相当讲究。从侧面看,整个风道采用“背部”结构,重量为70吨。这种垂直布置使风道的上下落差达到9米。位于大楼三楼的风扇吹出的风将通过一条长风道到达位于一楼的风道的膨胀段。它的主要功能是缓冲和整流这里的气流,然后通过收缩段从一个7平方米的出风口快速吹向主试验舱。
风扇到出风口有很长的距离,所以当风扇的转速变化时,出风口的风速必然会延迟,但这个延迟控制在5秒以内。出风口的面积是7平方米,其实可以缩小到5平方米。通过调节出风口的面积,风道内的最大风速可以立即从200km/h提升到250 km/h,风道设计的这种“斤斤计较”保证了所有测试都更接近或等于真实情况。
热力学风洞对车型开发的意义●主测试舱可模拟-40至60摄氏度的气候环境,实现雨雪天气条件。
主舱用于放置试验车辆,地面安装底盘测功机。它可以在不停车的情况下驱动车轮转动,同时可以模拟不同摩擦系数的路面对车辆造成的路面载荷,可以实现车辆在试验舱内的真实行驶状态。
这个热力学风洞有2000多个通道,每个通道都是一个信息数据。通过对这些数据的收集、测量和分析,可以更加敏锐、细致地捕捉车辆在各种工况下的反馈情况,帮助技术人员更准确地找到问题的症结所在。
全文摘要:
可以大胆想象,如果我们掌握史前气候数据,输入计算机,通过热力学风洞进行模拟,然后看看现代工业文明的产物汽车是否适合在恐龙统治的侏罗纪和白垩纪时代使用,但这只是我们的想象和一厢情愿。通过热力风洞,可以再现世界各地不同的气候条件,足不出户就可以模拟车辆。纵观全球知名汽车企业,热力风洞已成为不可或缺的现代化研发设备,真正体现了汽车企业在技术和产品研发上的实力。
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