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世界先进汽车风洞系列之宝马空气动力学测试中心

2018-02-26 11:59:21·  
　
顶级的驾驶性能是宝马汽车的最佳名片，给人一种指哪打哪、人车合一的驾驶体验。然而，宝马汽车的工程师们是如何做到这一点的呢？位于慕尼黑的宝马空气动力学测试中心在这一过程中发挥了重要的作用。本期世界先进汽车风洞将带您了解其中的空气动力学风洞，保证让您看得过瘾。宝马公司空气动力学测试中心（AVZ）共投资约1.7亿
顶级的驾驶性能是宝马汽车的最佳名片，给人一种“指哪打哪”、“人车合一”的驾驶体验。然而，宝马汽车的工程师们是如何做到这一点的呢？位于慕尼黑的宝马空气动力学测试中心在这一过程中发挥了重要的作用。本期“世界先进汽车风洞”将带您了解其中的空气动力学风洞，保证让您看得过瘾。
宝马公司空气动力学测试中心（AVZ）共投资约1.7亿欧元，历经3年时间，于2009年正式建成投入使用。这座占地约25000平方米的5层建筑目前已经傲然矗立在慕尼黑宝马集团研究与创新中心旁，其独特的建筑结构清楚地告诉人们测试中心所应用的技术是真正独一无二的。
宝马空气动力学测试中心
宝马空气动力学测试中心包括一座全新的全尺寸空气动力学风洞“Windkanal”和一座比例模型风洞“AEROLAB”。比例模型风洞位于全尺寸风洞的中间位置，这充分利用了AVZ中心的空间，同时也使得各个研发团队在测试中心能够更加高效的工作。
测试中心的两座风洞，中间为模型风洞
 
一、先进的路面模拟技术
在风洞试验中，对地面效应的准确模拟是非常重要的，这会影响风洞试验的准确性。在宝马汽车风洞中安装有先进的滚动路面模拟系统。其中在Windkanal中安装有五带滚动路面系统，用于乘用车的测试，以减小地面边界层的影响。
Windkanal（全尺寸风洞）中的五带滚动路面系统
单带系统通常用于赛车模型的测试，因为理想的车底气流模拟对赛车性能而言至关重要。在AEROLAB中安装的单带系统可帮助宝马工程师实现与真实道路环境下的车底气流模拟。
AEROLAB（模型风洞）中的单带滚动路面系统
利用Windkanal中的五带滚动路面和AEROLAB中的单带滚动路面系统，宝马工程师可以进行两种类型滚动路面的相关性研究。这开创了宝马在汽车空气动力学性能领域新的研究方向。
二、移动测量系统
在两座风洞中还安装有移动测量系统，可以对车辆进行空气动力学领域静态和动态模拟测量，以及利用移动测量系统进行开展运动领域的测量。
Windkanal中的移动测量系统（红色框线内）
AEROLAB中的移动测量系统和天平
借助移动测量系统对赛艇模型进行测试
三、可调节的喷口
为满足不同车型的测试要求，宝马Windkanal风洞的喷口面积可调节为25㎡和18㎡，风速分别能达到250 km/h和300 km/h。AEROLAB风洞的喷口面积为14㎡，最大风速能达到300 km/h。
AEROLAB风洞主要用于50%模型和全比例模型的空气动力学测试。
宝马50%模型在风洞试验中
四、独特的收集口/气流稳定器
为精确模拟真实道路上的气动力，工程师设计了一个独特的收集口/气流稳定器以获得平顺的轴向静压梯度。
收集口/气流稳定器的性能提升具有三个特点：收集口入口横截面积与第一扩散器喉部面积的比值，收集口和第一扩散器入口的间隙，收集口位置的可调性。收集口位置可通过电机调节。收集口/气流稳定器的外形和可调性控制收集口周围的气流环流，从而控制测试段背后的压力。收集口和扩散器之间的间隙允许没有吸收入扩散段的体积流量轻易地回流进入测试段，因此有助于稳定喷口气流。
Windkanal中收集口的正视图
下图显示了AEROLAB和Windkanal的两个喷口配置的轴向静压梯度的结果。图中同样展示了宝马风洞相对于其他四个汽车风洞的轴向压力梯度结果。可以看出，宝马风洞新式收集口/气流稳定器设计对轴向静压梯度的改善具有重要贡献。
AEROLAB和Windkanal的轴向静压梯度分布
五、降低低频脉动的全新设计
为减小低频脉动压力，宝马风洞采用了一种全新的设计：在喷口上方的驻室墙体上设置了一些气流通道。这些通道起到了赫姆霍兹共振器的作用，并可以在需要的时候调整，以减小驻室中的任何低频峰值。由于其强大的可调衰减特性，赫姆霍兹共振器做为消声设备被广泛使用在管道系统中，并且赫姆霍兹共振器的运行不需要能源输入。
Windkanal喷口周围的开口和气流通道起到类似亥姆赫兹共振器的作用
如同奔驰汽车风洞，宝马在风洞设计建设过程中也广泛使用了CFD仿真对风洞结构进行了优化，并提前建造了两座模型风洞验证相关技术。
CAERI 视点
宝马汽车风洞代表了目前世界上最顶尖的汽车风洞技术，这也与宝马汽车在全球汽车界的崇高地位相匹配。放眼国内，我国的汽车技术在最近几年正发生巨大的进步和变革，同时也面临前所未有的挑战，如何突破技术瓶颈是每个国内汽车企业所面临的共同问题。
中国汽研作为国内一流的第三方汽车研发测试服务平台，正在建设两座国际顶尖的汽车风洞，并将于2018年建成投入使用，届时将依托中国汽研强大的科研力量，向国内外的汽车企业提供高水平的风洞测试、CFD仿真分析和技术咨询服务。

                                         一大波福利再次袭来！
                           ——让我们看看气动风洞工程师的工作吧
                                       一探宝马汽车风洞究竟
 
                                  作者：重庆中国汽研周龙  
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