汽车风洞的作用、分类及构造

随着中国汽车产业的迅速增长、技术水平的提高及电动化、低碳化生活的影响，人们开始更加关注车辆的动力性能、舒适性能、安全性能。汽车运行过程中空气产生的气流在不同环境中会产生变化，因此，作为汽车造型设计、风噪性能、燃油经济性、高速行驶稳定性的关键指标，汽车空气动力学愈来愈受到车企重视。

风洞是能人工产生和控制气流，以模拟物体周围气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状试验设备，主要由洞体、驱动系统和测量控制系统组成。汽车空气动力学是一门经验科学，主要包括风洞试验和道路试验，其大量重要的结论都来自对试验数据的分析和处理，汽车风洞是进行汽车空气动力研究最常用、最有效的工具。

1、汽车风洞的作用

在道路试验中，汽车易受各种因素的干扰，要得到准确的试验数据较为困难，因而道路试验只是汽车空气动力学试验研究的一个辅助手段；汽车风洞可以模拟汽车在不同速度和风向下的空气流动情况，是用于测试和优化汽车设计的工具，由于条件可控，且重复性好，是目前汽车空气动力学研究依赖的重要手段。

汽车风洞试验

通过在风洞中测试汽车模型，收集汽车空气动力学性能的重要数据，有助于改进汽车的气动效率、降低风阻、提高燃油效率以及增强稳定性。汽车风洞试验的目的在于获取准确反映汽车行驶状态时的空气动力特性数据，主要研究包含汽车空气动力特性、汽车流场特性、发动机气流特性、驾驶室气流特性4个方面。

汽车风洞试验研究内容

2、汽车风洞的分类

不同类型的风洞在汽车设计和优化的各个阶段发挥着关键作用，提供了多样化的测试环境，以满足不同类型车辆和测试需求的要求。汽车风洞根据其设计和用途的不同，按试验模型尺寸大小可以分为全尺寸风洞和模型风洞2类；按风洞功能不同可分为声学风洞、环境风洞、气动力风洞。

汽车风洞分类

宝马模型风洞

上汽集团环境风洞

中汽研气动声学风洞

近年来，新建的汽车风洞都是气动﹣声学风洞或气动﹣环境风洞，气动一声学﹣环境风洞这类风洞又称为多用途风洞。

3、汽车风洞的基本结构形式

汽车风洞的基本结构形式包括直流闭式、直流开式、回流闭式、回流开式及回流半开式风洞5种。

（1）直流闭式风洞

气流在风洞中以单一方向流动并在出口被排出，其试验段为封闭式试验段，适用于模拟车辆在直线行驶时的气流条件。主要用于评估车辆的风阻、升阻比等在直行状态下的气动性能。

（2）直流开式风洞

气流在进入风洞后在开放的环境中流动，其试验段为半开式的空间，在一定程度上可保持气流的稳定性，使得气流在风洞道路上的行驶过程更接近实际道路条件。用于模拟车辆在开放环境中行驶时的气流情况，更适用于大型车辆或需要考虑侧风等外部因素的测试。

直流式风洞模型

（3）回流闭式风洞

空气基本上是在闭合的回路中运行，气流被回收再次循环使用，形成一个封闭的系统，有助于保持气流的稳定性。适用于需要长时间、持续的风洞测试，可在相对稳定的气流条件下进行研究。

（4）回流开式风洞

将气流回收循环使用，能够比较好的模拟试验汽车周围的流场。

（5）回流半开式风洞

气流在部分风洞道路上回流，同时在风洞道路末端通过排气口排出一部分气流，风洞的阻塞比较小，适用于一些中小型车辆或需要平衡封闭和开放环境的测试。

回流式风洞模型

（6）回流槽壁式风洞

介于闭式风洞和半开式风洞的一种风洞，在试验段上壁和两侧壁上开出若干条平行槽，减小了试验段的阻塞效应以及洞壁对模型的干扰。

（7）立式风洞

常见于汽车环境风洞中，采用立式风洞布局，可防止试验区域内的雨雪沿风洞流道，流到下游的风机等部件，对风机等带来损伤。

加拿大立式环境风洞

4、汽车风洞洞体结构

汽车风洞洞体主要由收缩段、试验段、扩散段、动力段和稳定段组成，回流风洞包括回流段。

汽车风洞洞体结构

小比例汽车风洞测试平台

汽车风洞结构俯视图

5、汽车风洞主要性能指标

汽车风洞的主要性能指标包括流场品质（风速、气流均匀性、气流稳定性、气温、湿度、压力、气流方向、风洞尺寸和形状）、模型风洞试验相似准则（几何相似[气动力模型的尺寸和比例]、运动相似、动力相似、热力学相似、质量相似）及地面效应模拟（固定地板法、吸吹固定地板法、移动地板法、镜像法、固定地板与半镜像、人字形条法），这些指标在风洞设计和运行中至关重要，直接影响着模拟车辆行驶时的真实气动环境，为准确可靠的汽车气动性能测试提供了基础，对于优化车辆设计和改进空气动力学性能具有关键意义。

汽车风洞性能指标

综上所述，汽车风洞通过在受控环境中模拟不同行驶条件下的气流，揭示了车辆在高速行驶中的复杂气动特性，提供了汽车动力学相关的关键数据。风洞试验的准确性和可重复性使其成为汽车工程中不可或缺的工具，帮助车辆制造商和设计师更好地优化汽车在真实驾驶条件下的气动性能。

作为公共性汽车和轨道车辆的关键技术平台，“汽车风洞”将为中国汽车和轨道车辆工业，特别是为新能源汽车的自主研发提供重要的基础性服务，为中国汽车工业从“中国制造”迈向“中国创造”，营造了必要条件。