浅谈汽车风洞试验对标分析方法

汽车风洞试验是用来模拟汽车在不同风速和风向条件下行驶时的空气流动情况的实验方法，可以帮助汽车制造商优化车辆外形设计，提高车辆的空气动力学性能，减少气动阻力，提高燃油效率，降低风噪等。汽车风洞对标也可以称作汽车风洞相关性研究，通过研究风洞与风洞、风洞与实际道路、风洞与仿真计算之间的差异及其相关关系，来评估汽车风洞试验结果的准确性。

1、汽车风洞对标概述

在汽车研发、测试的过程（油耗测试或排放试验）中，为了得到更好的动力性、稳定性、舒适性以及燃油经济性，主要通过道路测试、汽车风洞试验或CFD仿真测试获得所需要汽车的气动系数。

汽车道路测试：针对实车或者工程样车进行道路试验，测试过程中存在着不同程度的干扰因素（环境、路况、温度、气候条件等），测试结果存在复杂性和不确定性、较为分散且重复度不高。

汽车道路试验

汽车风洞试验：能够在受控环境（风速、温度、湿度等因素等）中进行，具有均匀的气流、可重复和稳定的模型测试条件，从而更容易实现测试条件的标准化，可提供较为准确稳定的测试结果，风洞便成了较为方便和经济的测试设备。

汽车风洞试验

CFD仿真测试：广泛用于评估汽车的空气动力学性能，优化外形设计，减少气动阻力，提高燃油效率，以及降低噪音等方面。相对于实际风洞试验，CFD仿真测试通常更经济，可以在较短的时间内进行大量不同条件下的测试，其测试结果通常通过实际风洞试验或现场测试来确认模拟结果的准确性。

汽车CFD仿真分析

汽车风洞对标主要研究风洞测试的准确性、相关性以及测试结果差异来源等方面内容。

2、风洞试验对标的目的

风洞试验对标即风洞相关性研究通过对相同样车在不同风洞的试验数据进行差异、相关性分析，选择合适的风洞进行试验，并对可能造成误差的影响予以事先排除；或评估分析不同样车在相同风洞的试验数据，知晓风洞测试的有效范围，通过试验数据提高车辆的空气动力学性能。

蔚来EC6风洞试验

风洞试验对标通过评估风洞试验在模拟真实环境中的准确性和可靠性，分析风洞试验与实际行驶条件之间的关联程度，以确保通过风洞测试获取的数据对于预测和优化汽车性能是有效的。其主要目的主要包括以下3个方面：

消除系统误差：由于风洞设计、构造的不同，风洞测试结果存在着系统误差，即使同一汽车在不同风洞中也有着一定的差异，通过风洞试验对标消除系统误差的影响。

降低系统参数影响：汽车风洞中某个参数可能会对特定的车型的测试结果有显著影响，这就需要进行风洞对标确定误差的大小，确定风洞测试结果的有效范围，并且预先对测试结果影响较大的因素进行排除。

减小测试/修正方法影响：风洞试验不同测试方法或修正方法对原始数据的处理存在着一定差异，通过改进现有测试技术或调整风洞试验的设备、流体模型、测量方法等，可以有效减小测试方法差异造成的影响。

3、风洞试验对标方法

（1）对标参数

风洞试验对标参数包括风洞测试环境参数和风洞测试结果参数。风洞测试环境参数为其固有属性，多用于对标结果之间差异的进一步分析，在汽车风洞设计、建造、落成、调试、投入使用后基本保持稳定不变。风洞试验对标参数多偏重于风洞测试过程中测试车辆的相关参数分析，即风洞测试结果参数，通过对参数之间的对比分析进行风洞的对标与相关性分析。

风洞试验对标参数

（2）对标试验设计

对标模型配置：风洞试验对标模型的选择至关重要，可以选择真实样车、标准模型、油泥模型等，取决于对比分析的具体目的。实车模型可以提供最真实的数据，但成本较高；标准模型适用于整车气动性能评估；而油泥模型则具有灵活性，可用于探索不同设计方案。模型的几何精度、尺寸精度、比例等因素都需要仔细考虑，以确保选取的对标模型在试验中能够提供准确可靠的气动性能数据。

真实样车风洞试验

1:2标准模型

汽车油泥模型

尾部造型空气动力学性能测试实例：研究风洞中尾流对其测试结果的影响或者不同尾部造型空气动力学性能的影响，其基本外形可以为三厢车外形，可选择多种尾部配置，这些配置可以代表目前道路上多数乘用车外形（如半掀背车、掀背车、半旅行车、旅行车）。

尾部造型空气动力学性能测试

本例来源《汽车风洞测试技术》

对标工况设定：在选择合适的对标模型基础上，应增加对标测试的多样性，扩大测试工况范围，并进一步增加对标样本的数量，有助于进行更全面的对标分析、相关性研究和误差分析。

风洞试验对标工况汇总

（3）对标分析方法

风洞对标方法主要分析气动系数的绝对值、测试过程中模型状态、工况变化后的差值及不同风洞之间的测试数据相关性函数拟合关系值。通过数值的比较分析，可以较为直观、清楚地得到不同风洞试验之间、风洞与仿真分析之间、风洞与道路测试之间测量值的差别，评估同一车型在相同配置情况下不同风洞对标的一致性。

（4）对标相关性分析

针对不同汽车风洞进行相同测试车辆对标分析，确定不同风洞对标变化量结果具有一致性、可比性，可以进一步进行风洞对标数据相关性分析，输出风洞间相关性方程式，通过量化指标评估风洞间的相关性，形成风洞对标测试数据库。

以美国三大汽车厂商通用、福特和克莱斯勒所进行的相关性测试为例（本例来源《汽车风洞测试技术》），3座风洞之间存在着一定差异，通过对一系列相似车型测试数据的比较，可得到3座风洞之间的线性关系。

通过各种风洞中的数据与风洞平均值的拟合，得出了定量方程式以及回归系数。由此可知，不同风洞间存在着相关关系，并且可以进行定量分析。

通过研究风洞相关性分析，可以更有针对性地规划和进行风洞试验，规范和标准化风洞测试流程，扩大各风洞的对标车数据库，提高风洞的使用效率，更快地获取准确的气动性能数据。