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汽车风洞先进试验技术—风洞气候模拟
2018-02-26 12:24:45·
在没有环境风洞的条件下，车辆的热力学测试就要看老天爷的脸色。而有了环境风洞，一年12个月都可以充分利用模拟的环境为整车的开发进行调试。可以想象，无论是研发成本还是时间都得到了更好的控制，大大提高了工作效率。一、温度模拟目前国际主流的汽车环境风洞的温度模拟范围可以达到-40℃~+60℃。低温-40℃是一个很低的温
在没有环境风洞的条件下，车辆的热力学测试就要看老天爷的脸色。而有了环境风洞，一年12个月都可以充分利用模拟的环境为整车的开发进行调试。可以想象，无论是研发成本还是时间都得到了更好的控制，大大提高了工作效率。
一、温度模拟
目前国际主流的汽车环境风洞的温度模拟范围可以达到-40℃~+60℃。
低温-40℃是一个很低的温度，通常风洞中会采用二次制冷系统来实现低温控制，即在普通制冷系统中引入另一套载冷剂系统，该载冷剂需要具备优异的热传导性能和稳定性。载冷剂通过盘管在风洞流道中进行热交换。流道内的温度控制精度可达±0.5℃，也就是说，如果需要模拟的环境温度为-30℃，那么风洞内的温度就能达到-30.5℃~-29.5℃。
风洞制冷设备
高温模拟一般是通过电加热或者锅炉加热来获取热量，或者采用电加热与锅炉加热相结合的方式，这样可以在节约能源的同时精确控制温度。
蒸汽加热设备
在风洞中模拟环境温度可以极大地提高汽车研发工程师的研发效率，不必在为夏天做低温试验，或者冬天做高温试验而烦恼。
二、阳光模拟
汽车在一年之中每天的阳光照射情况都是不一样的，甚至于每个时刻的阳光照射都不一样，例如乌云，隧道等。那么风洞中是如何实现这一功能的呢？
在风洞中的车辆测试段顶部会安置一套用于模拟日照条件的阳光模拟系统。该系统根据形式通常分为两类，一类是固定在测试段顶部的，即顶置式；另一类是通过安装一套弧形支架系统，即穹顶式。
顶置式
穹顶式
前者和后者的区别主要在于模拟角度的区别，前者只能模拟侧面和前方45°左右的阳光照射，而后者可以进行从早到晚的日升日落模拟。
奔驰环境风洞穹顶式阳光模拟系统
宝马环境风洞顶置式阳光模拟系统
一般环境风洞中阳光模拟系统的日照辐射强度最高可达1200 w/㎡，这个强度是什么概念呢。举个例子，美国著名的死亡谷的阳光辐射强度也不过1000 w/㎡，所以在环境风洞中可以模拟全球任何地方的日照条件。
美国死亡谷国家公园正午光照
阳光模拟系统的每个灯源都有独立的电源和控制系统，使得光照控制精度可以达到±50 w/m2。在每个独立灯源上集成有网状挡板和遮光挡板，可以用于模拟车辆在乌云条件下低照射强度环境和通过隧道时的无照射环境。
阳光模拟系统灯源
三、降雨模拟
汽车环境风洞中还可以模拟从小雨，到中雨，暴雨等不同级别的真实降雨天气，雨量大小、雨滴直径和降雨时间都可以自由设定，工程师可以根据试验需要选择相应的降雨形式。
降雨试验
甚至还可以在水中加入荧光剂，以便实现可视化流动显示，方便汽车工程师了解雨滴在汽车上真实的流动情况。
宝马风洞加荧光剂的降雨试验
降雨模拟是通过在环境风洞喷口前面或者后面安置喷枪，根据不同雨量大小设定，喷枪会喷出相应大小的雨滴，雨滴随着喷口的气流吹向测试车辆，从而形成降雨。
雨水喷枪
宝马风洞雨水喷枪
降雨模拟主要用于雨刮性能试验，雨滴流向试验等。
雨刮器性能试验
降雨试验
四、降雪模拟
如果没有汽车环境风洞，汽车工程师做降雪试验就需要等到寒冷的冬季，并且还不能控制雪量大小，只能“靠天吃饭”。但环境风洞完美解决了这一问题，在室内就能在任何时候进行降雪试验，雪量大小，降雪时间等都可以自由控制。大大缩短了新车型开发周期。
环境风洞中降雪的实现也是通过在喷口前面或者后面安置喷枪，该喷枪能根据所需的雪量大小喷出夹带水滴的高压气体，在风洞流道内温度达到-10℃以下时凝结成冰粒，于是在试验车辆前方形成了降雪。
手持式雪枪
宝马风洞降雪试验
降雪模拟可用于许多需要降雪环境的试验，如吸雪试验，即准确模拟在暴雪下车辆进气系统是否会被雪覆盖导致堵塞。
卡车降雪试验
安大略大学风洞降雪试验
CAERI 视点
环境风洞的出现使得汽车工程师在室内就可以制造出变化多端的天气情况，并根据试验要求，随时随地的改变温度、湿度、雨雪等条件，大大加快了车型开发进度。未来在国内自主车型开发过程中，环境风洞的作用将会进一步加强，对环境风洞的需求也会加大。位于重庆的中国汽研风洞中心投资建设的汽车整车环境风洞预计将在2018年建成，该风洞配备有雨雪模拟、阳光模拟、底盘测功机、环境仓等试验设备，建成后将会进一步增加中国汽研的科研服务水平，为中国自主品牌车型发开提供科研试验保障。
后记—“我们的工作”
——带你了解汽车环境风洞工程师的工作
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