汽车开发中风洞测试概述课件.pptx

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1、汽车开发中风洞测试概述,CAERI 汽车风洞中心,目 录,摘要|简介汽车开发中如何使用风洞空气动力学风洞测试气动声学风洞测试环境风洞测试综合测试总结,摘要|简介,本文主要研究在汽车开发流程中风洞或环境室内设备的发展。描述了在风洞环境模拟中进行测试的优点。下一节将讨论可在环境设施进行的特定测试，定义基础设施特性和标准参数。最后，讨论了汽车研发机构在计划并开发一个满足车辆开发周期的气动/环境试验应该考虑的关键问题。乘用车工业发展已经国际化。明显的标志是丰田取代通用成为全球第一的汽车制造商。丰田通过针对不同市场快速的提供产品来实现的。这些乘用车或轻卡从最初的概念到产品需要花费数十亿美元。一直以来，汽

2、车原制造商（OEM），公认的最好减少项目开发总成本方法之一是减少产品从概念到上市的时间。制造商的当前的目标是在14-24个月，尽管这个目标只有在极少的情况下能够实现。汽车制造商在产品的开发过程，缩短开发周期，节省成本一种有效的工具是气动/环境测试实验室。,摘要|简介,北美洲的汽车制造商，室外气候条件下的测试历来在美国北部或加拿大寒冷的天气以及西南部沙漠中炎热的天气和海拔条件下进行。2年或更短的开发周期的一个明显的问题是，实际气候的“在路上”测试是明显不够的，因为只有一个或两个冬天或夏天的机会。实际上，设计团队的原型的通用性在增加（为了降低开发成本），所以整车开发压力在增加，但是由于部件和系统能

3、够完全在实验室完成测试所以其开发压力在减小。虽然在行业中的许多企业认识到了车辆测试实验室的价值，但也有一些负责车辆开发的人对这些试验设施的细节了解不够全面。本文将阐明测试设施的优势。定义特殊设施的设计特点。最后将会探究一个能使这些工具达到最优的一个组合计划，这个计划产生一个复杂的现代化测试，用以支持整车开发周期。,目 录,摘要|简介汽车开发中如何使用风洞空气动力学风洞测试气动声学风洞测试环境风洞测试综合测试总结,汽车开发中如何使用风洞,风洞最初的设计是为了满足航空航天工业空气动力学发展。然而，早在1940年代，这些设施被用于测试的全尺寸或模型汽车的气动性能，这显然是有局限的。直到1970年代和

4、1980年代，开始设计和建造专门用于汽车测试的全尺寸气动风洞。那时起，新建了多个可以用于测试空气动力学、发动机冷却、内部气候、海拔高度、声学、排放和动力总成的风洞。近期，随着设备的增加和升级也增加或提高了许多的测试能力。Hucho1提供了以对汽车风洞的详细回顾，包括由于这些不同的设备导致的局限性，以及一些为解决这些局限性而设计的技术手段。这些测试设备进行的基本测试类型有：A TO B推断性测试 Corollary调查 Regulatory,汽车开发中如何使用风洞,在A TO B测试中，可以确定一个部件或子系统的改变导致车辆属性的变化。例如，只对前格栅进行了修改进行大量的测试 。重复的测试格栅的

5、变动以确定其对车辆阻力的影响。例子中的阻力数据的相对大小是测试中最重要的。而每次测量的绝对值，通常是不太重要的。Corollary测试用于确定车辆性能属性，是一个特别的排序，通常是通过多年的时间和错误经验积累起来的。相关性数据是一个表征与其它车辆相同参数的历史数据库相关性的指定参数的大小。测试的目的不是复制车辆在路上所处的条件或者驾驶周期，而是结果要典型的反映出在路上的性能，通常通过经验来评价。室内气候测试，便是这类测试的实例。在这里，多个稳态周期测试来确定最大的空调或加热器性能。通过测试结果可以判断哪种车辆的暖通空调设计是可能满足最终客户要求。Regulatory测试，需要符合特定的政府标准

6、。测试顺序，方法，和性能要求是规定好的，但不一定由直接终端客户驱动。排放测试就属于这一类。,汽车开发中如何使用风洞,A TO B和Corollary测试经常在车辆开中联合道路试验开展。在这个模型中，测试设备的反复使用用于约束产品的设计，但最终的车辆综合性能验证需要道路验证。一旦测试的类型确定下来，利用模拟设备可以获得很多好处。环境控制可以允许工程师根据开发和设计验证的需求来规划详细的测试顺序。在车型开发和设计验证的试验设计中，模拟设备允许工程师将车辆指定部件进行分离以及结合车辆特定部件进行测试标准确定。一个例子是有侧后视镜或者格栅哨声引起的风噪声。开发路面的测试中，侧风、阵风和环境湍流这些导致

7、问题噪声源频源每天甚至是每轮都是不稳定的。这样的结果导致对策（设计冻结）非常的困难。虽然这些自然元素对车辆性能来说十分重要，但是在风洞中控制每个并确定其对问题声源的影响是可以确定的。模拟设备也可以在许多方面节省大量的时间。测试可以简化来缩短测试顺序和组合来进行一个车的多个测试。一个例子是，一个完整的昼夜热循环可以在几个小时内等同与完整一天24小时并且在室外进行的日夜循环。车辆可以使用一个设备很快的进行水平面以下到海拔4200m的测试。,汽车开发中如何使用风洞,模拟设备一个关键的优势是可以在开发较早的阶段进行测试。空气动力学工作可以在原型车产生之前的油泥模型上展开。可以通过样机进行发动机舱冷却测

8、试。适当的通风孔孔在车辆开发较早的阶段进行设计，避免后期进行全尺寸开发路面测试时进行返工。实际上为了减少总体投入和保持新鲜感，开发周期缩短到两年，这样的话在合适季节的环境测试机会也被缩减了。因此，要彻底开发，测试和发布车辆设计的能力越来越多地依赖于模拟设施。模拟设备的测试数据质量来体现一个最先进的测试设备的优势。测试环境可以随时随地再现规范的要求。相同的温度，湿度，空气质量流量率，加速斜坡和运行中车辆相关的所有其他参数可以在每一个测试中重现。天气，驾驶员以及交通情况的影响可以从测试中消除。为了保持不同测试的一致性，需要测试消除这些在不同测试中的典型变量。模拟设备可以使用高端仪器生成高精度数据。

9、并且没有大小、重量和振动的限制，路试时将设备放到车辆里面。由路试中环境温度的影响导致的测试仪器测量精度的漂移是可以控制的。相同的测试仪器使用在不同的测试中，可以消除设别校核引起的误差。,汽车开发中如何使用风洞,使用模拟设备情况下，一个控制方法是试验时程安排。模拟设备可以全年使用。不需要在合适的季节来排列试验。例如：热测试不需要在夏天安排，低温测试也不需要在该死的冬天来安排。这些灵活性允许OEM完全根据开发需要进行测试。另一个好处是很多试验可以在一个地方完成。这样就不用运输车辆和人员去寒冷天气气候、炎热天气气候和高海拔地区，甚至直到车辆开发周期的末期去某些地区测试雪摄入。测试设备可以减少长距离测

10、试的时间。通过消除人的因素，耐久性测试可以进行数个小时而不需要安排司机的轮换和休息。在长途测试中，耐久循环中可以安排多个气候、高度和牵引力模拟测试。使用模拟设施带来的另一个容易被企业忽视的好处是员工的安全。车辆在一个受控的环境中，就不会出现由于驾驶车辆导致的事故和员工的伤害。测功机上的驾驶循环测试中车辆被安全的限制在测试设备上。大部分的驾驶是有机器人而非人来驾驶。长途耐久测试中不需要人来驾驶车辆，这也就避免了由于驾驶疲劳导致瞌睡导致的事故。车辆不需要道路测试，发生事故的可能性就可以消除。车辆事故将增加由于对原型车损坏或曝光保护的投入。寒冷测试在受控的环境中进行，司机不再需要在寒冷的天气测试或积

11、雪覆盖湖上进行吸雪测试。,汽车开发中如何使用风洞,上文所述的传统测试已经并且将会继续在产品开发中起到重要作用。但是，如前面说的，在有限制的开发周期中直接模拟的设备测试的作用会增大，以至于在车辆开发中非验证行性的道路试验作用会减少，某些情况下，完全消除。综上，模拟设备的主要好处有：为产品决策提供了高精度和可重复的数据按照开发周期适时获得测试数据，以便缩短产品开发周期在产品开发周期中更早的确定设计，来更快速和更低投入的创建高质量产品减少新产品开发中原型车的数量所有的测试物力可以位于一个生产地点，降低成本和进度的影响的同时使用更安全的方式来获得测试数据提供了一种更有效的方法来解决质量问题,目 录,摘

12、要|简介汽车开发中如何使用风洞空气动力学风洞测试气动声学风洞测试环境风洞测试综合测试总结,空气动力学风洞测试,汽车空气动力学根据目的可细分为四类，如图1所示：这四种类型可以分为两种类型进行的测试。第一个是空气动力学流动和噪声测试，这是本节中讨论的。第二个主要的传热传递和车辆通风，下一节中讨论。第一个空气动力学测试有其共同关注的核心就是气流如何流过汽车以及汽车周围气流情况。这组测试包括气动阻力，车辆的动态情况如压力或车辆侧风不稳定性，和风噪声测试。这些测试在对车辆及其部件周围的流场仔细检查指导下进行。,气动力稳定性,流动细节分析,加热以及通风性,发动机冷却,空气动力学风洞测试,第一组的测试是在一

13、个专门的气动或气动声学测试风洞中进行。通过车辆的气流质量是这些设备模拟的首要条件。本节讨论中，不需要指出气动风洞和声学风洞的区别。声学风洞具有气动风洞所以的功能，只是额外设计有类似与消声室的较低的背景噪声。当今更多的汽车制造公司开始和重视空气动力学载荷一样重视车辆噪声，前者关系到车辆燃油经济性，而后者关系到乘员的舒适性。当今先进的汽车生产需要复杂测试，通过建造一个气动风洞来代替声学风洞进行这些测试来进行资金的节省不是一个好的商业决策。但是某些特殊情况下也不适用，例如，在运动型车的设备重点关注车辆的动力学和高速下的空气动力学，噪声不是一个主要关注点。综上所述，Hucho1提供了一个很好的风洞使用

14、和基础设计方法的概述。具体例如最近国家的气动声学风洞在2-4中给出，现有设施全面的调查可以在5和6中找出。,目 录,摘要|简介汽车开发中如何使用风洞空气动力学风洞测试气动声学风洞测试环境风洞测试综合测试总结,气动声学风洞测试,汽车测试程序前期，工程团队给出阻力和内部噪声的设计目标。目标通常根据竞争对手车辆的性能调查得出。气动声学风洞是达到设计目标使用的主要工具，并且大部分是进行上述的A TO B测试工作。空气动力学一般在风洞中较早的开始测试，在原型车出来之前过对候选油泥模型进行测试。目标是达到预期的阻力系数，因为这个系数与燃油经济性有关。车辆在80kph时风阻占总阻力的一半，并且这比例随着车速

15、的身高在增加，所以高速行驶的车辆，风阻消耗了功率占据驱动车辆功率的绝大部分，从而影响燃油经济性。为了达到设计目的，空气动力学工作是对上车身和后视镜进行重新造型。车辆造型是本阶段开发的主要约束。空气动力学必须与车辆设计者共同确定车辆设计主题是否保持。随着项目的推进，全尺寸模型或者是原型车的出现，整体形状将会确定，空气动力学的工作焦点转移到通过修改小的细节来进一步降低阻力，这些细节如前后扰流板以及底部的光滑。这个情况下设计的主要约束是确定是否在增加部分合理的费用前提下进一步降低阻力。这个阶段另一个空气动力学开展的重要区域是前端开口和格栅对于发动机冷却气流的设计。发动机冷却工程师总会希望尽可能的开大

16、，这样可以减小散热器、水泵、风扇等的尺寸和成本。但是较大的开口将增加阻力（油耗），并且可能与造型冲突。空气动力学工程师必须与其他车辆设计团队人员一起工作，来达到最佳的解决方案。注意，气动阻力对于乘用车来说非常重要。其他气动力和力矩不总是有特定的设计目标，但是风洞提供的信息是对于车辆的动力学性能是非常有用的，例如必须确保汽车的操作特性不受气动升力和俯仰力矩的影响。,气动声学风洞测试,风噪工程师首要关注的是驾驶舱内部噪声水平。某些市场（深度发展的区域）外部、通过噪声也是非常重要的。驾驶舱内部噪声是路噪/胎噪、发动机噪声、和气动噪声的综合。气动噪声是可听频率范围的一部分，主要通过风洞进行测试。风噪声

17、工程师主要关注点是缝隙、密封方式和后视镜细节设计。他们使用A TO B的方法对不同的间隙宽度、密封条类型以及后视镜形状测试来进行系统的降低内部噪声水平，来达到设计目的。这里的约束与空气动力学类似，主要是造型和制造成本。但是风噪工程师常有的额外的约束就是制造工艺的限制。例如，密封条对于驾驶舱噪声有重要的意义，他们需要在生产车间正确的安装。因此，风噪工程师一个额外的任务是经常将样车从风洞带回车间，以确保生产过程能够忠实的实现设计。,气动声学风洞测试,空气动力学和风噪生经常有一致的地方，设计修改有利于一个同时也会有利于另一个。问题是那个更重要一些，而这些主要取决于车辆的目标区域和市场。好的燃油经济性

18、对与所有市场都是重要的，但是对于低成本车和高油价地区就显得尤为重要。风噪与客户的舒适性直接相关，因此对与高端定位的车型来说是非常重要的。,气动声学风洞测试风洞设计考虑,当考虑到气动声学测试设备时，这里有许多性能特征需要考虑。每一个特征对于整个设计和测试设备的成本都有较大的影响。这里，我们将要讨论以下主要部件，并看一下这些部件在整个设计中的特性。大多数汽车风洞设计为循环回路，也可以称为哥廷根式风洞。空气被限制在一个较大的封闭管子中，并且在循环路径中流动，连续的流过试验品。这样就允许空气加速到一个较高的速度，而风扇只需要克服摩擦力和空气循环中的静压损失。优势是调整气流的情况下降低风扇的功率要求。无

19、论什么样的风洞，有许多的部件有相同的功能。这些部件有转角叶片、换热器和风扇等。虽然这些都是次要实现风洞的主要技术指标的重要功能。这里我们限定讨论范围为涉及风洞性能的主要部件。第一个就是风洞测试段。一般有四种测试段类型：开口是，闭合，壁面开槽和自适应壁面。这些在参考1中有详细的试验描述，在8-10中提供了有计算分析的内容（这些可以广泛的参考文件列表）。测试段提供一个真实路面的近似，每一类型的测试段有其技术（空气动力学）和操作（实践）上的有点和缺点。,气动声学风洞测试风洞设计考虑,过去的25年主要的乘用车风洞结构只有一个开口的试验段。开口测试段有一个气流喷口，气流进入一个空间（平台），这个平台远大

20、于喷口的截面积。其类型他测试段可设计的跟加接近于开放的道路，而开口测试段是数据精度、低背景噪声、运行效率（易于车辆的测试）和结构造价（总面积小）最好的折中。当低背景噪声不是约束和高质量数据要求的时候（与路面对比的绝对值以及ATOB测试），自适应壁面是一个最佳的解决方案。对于相同尺寸的车来说，这样的配置将使用总面积更小的设备尺寸，更低的功率要求，因此有更低的成本。,气动声学风洞测试风洞设计考虑,接下来要讨论的是气动声学风洞的特殊的部件。图2是一个典型的气动声学风洞的布局以及要讨论的部件的布置。,气动声学风洞测试风洞设计考虑,喷口的尺寸，气动声学风洞中一个最重要设计就是喷口尺寸的选择。风洞中的喷口

21、有四个主要的功能：加速气流It accelerates the flow保持气流中湍流强度不被放大可以调节测试段的风速,气动声学风洞测试风洞设计考虑,喷口尺寸决定了流场的大小，因此也定义了在特定风洞中测试车辆的尺寸和类型。结合最大气流速度，喷口尺寸第二个影响是风洞气流管道的尺寸，风扇的尺寸和马力、冷却需求和背景噪声。对于气动声学风洞来说喷口尺寸至少小于测试车辆截面积面尺寸的五倍。一个标准的乘用车正投影面积是2平米，所以喷口尺寸至少需要10平米。这样的尺寸测试较大尺寸的货车和卡车的时候空气动力学和气动声学结果一般可以定性的，但是与路试不具有可比性。最高速度与喷口相关，第二大影响气动声学风洞的最大

22、空气速度或者最大模拟的汽车速度。气流的速度决定了风扇需要多大的尺寸和功率来推动风洞中的空气的运动。风扇是气动声学风洞中能源消耗最大的，不能掉以轻心。通常的气动声学风洞风扇需要2.5-6兆瓦的功率，这个与风洞的最高风速有关。,气动声学风洞测试风洞设计考虑,风扇功率增加与最高速度增加是三次方关系，因此 最大速度的一小点变化将会直接引起功率需求较大的变化。一个车的测试轮廓应该通过各种车辆的风洞测试来确定。较大的卡车和巴士以及很小发动机的经济型车没有必须要像传统的乘用车那样测试最高的速度。如果与车辆尺寸相对的速度可以确定的化，风洞设计能为所有测试大多数速度。也可以插入一个喷口，从而进一步降低喷口的面积

23、，增加有效的空气速度。这样就允许小的乘用车在加大的风洞的截面上进行高速测试而不需要增加风扇功率。空气温度气动声学风洞中的温度需要保持为恒定，以保证空气的流量恒定。大部分新的设备使用机械制冷在带着气流产生的热量。在气动声学风洞中大部分的热是有风扇作用给空气而产生。这些人可以很容易的通过换热器带走。一些气动声学风洞允许在极端温度下进行（例如3）。空气动力学上极端温度用处不大，但是在风噪测试中偶尔是有用的，是因为间隙和密封条特性可能随温度不同而不同。但是一般情况下极端温度测试在较小的环境风洞中进行行，这个将会后续讨论。,气动声学风洞测试风洞设计考虑,气流品质下面要考虑的四个参数来确定气流品质。气流均

24、匀气流角度湍流强度轴向压力梯度这些参数不是仅由测试段设计决定，也与风洞循环本身有关。好的气流均匀性可以保证风洞气流流经车辆的速度是开放路面情况下速度。较低的气流偏角可以保证流场与车辆的一致，避免由于风洞设计导致的升力、侧向力的不平衡。下面为风洞调试的真实结果。表1为一个例子，这里描述了气动声学风洞中实现的精确的压力变化。,气动声学风洞测试风洞设计考虑,表一 动压变化,表二 在气动声学风洞中可以达到的精确的侧偏角,气动声学风洞测试风洞设计考虑,湍流强度是最近研究的一个课题11，12。在2007年SAE大会上进行了基于这些参考资料和相关的讨论。一般认为，风洞本身应当有较低的固有湍流水平，乘用车开发

25、应当在主要这这样的环境下进行。主要原因有：设计问题发生在低湍流环境中的频率与高湍流环境类似，其相关性是合理的。如何实现提供一个遵循目标湍流强度和长度尺度的典型的湍流环境是不清楚的。这些可能导致不正确和昂贵的设计修改。但是研究发现，在气动声学风洞中环境的湍流有很显著的影响13。气动声学风洞要求较低的轴向静压梯度。如果沿着试验段的压力梯度是有利的话（dp/dx0）,车辆是人为的向试验段后部拉，而不利的压力梯度，是从后向前推。其他任何情况，一个额外的拉力作用在车上。开发设计一个没有压力梯度的开口风洞本质上是不可能的。然而这是一个压力梯度最小的。残余压力梯度的校正方法如14。,气动声学风洞测试风洞设计

26、考虑,边界层消除空气动力学测试中一个重要的单元，空气动力学测试中产生了边界层。边界层由很薄的风洞地板附近的空气形成，静止地面和移动空气之间的摩擦力降低了空气的速度。这本质上是一个错误的边界，车辆的参考体系中，空气和路面应该是相同速度移动的。当车辆底部或车尾作为空气动力学设计中一部分的时候，这样的条件会导致错误的空气动力学测试。为了克服发这个模拟缺陷，大部分空气动力学风洞装备了边界层消除系统。一种边界层消除系统是将接近测试物体前面缓慢气流的边界层进行俘获。由于边界层消除掉了，移动的气流代替了边界层以合适的速度流向测试物体。其他的边界层控制方法在参考文献1-3中讨论。也可以使用移动的地面代替地板来

27、时实现例如4，15。这种方法提供已知最好的边界层模拟方法。但是，这样是昂贵的（约占整个风洞建设预算的30-50）并且由于增加建设时间以及需要修改车辆导致降低了正常风洞的运行效率。移动地面作为运动车测试是可以接受的。大多数乘用车厂家也定期或不定期的利用这些风洞，虽然他们至今只有少数欧洲厂商内部拥有。可能是欧洲较高的油价，使得空气动力学在整车设计中有重要的作用。,气动声学风洞测试风洞设计考虑,天平测试车辆气动力测量是通过一个安装在测试段地板下部的天平来获得。四个车辆放置在测量天平垫子上。天平是一个大规模的测试，至少有阻力、升力和侧向力。这三个力通过车身的中心可以计算相应的力矩。例如，如果有额外的负

28、载，还需要得出各轮子的升力。当使用移动地面的时候，天平集成在它上面。这种情况下，可以区分车身受力和车轮受力。考虑到现在乘用车空气动力非常微小的进步，天平的精度要求为全量程的0.05。,表三 天平重复性测试重量调整,气动声学风洞测试风洞设计考虑,噪声水平声学风洞中另一个重要参数，测试车辆产生的明显的背景噪声。对于气动声学测试，必须降低风洞的背景噪声，从而避免干扰车辆本身的声学信号。风洞噪声可以通过吸音材料、风洞设计和选择合适风扇和配套设备来降低。噪声要求在可听范围内，通常为20赫兹10千赫。气动声学测试世界普遍采用140kph，风洞的背景噪声也在这个速度进行确定。参考文献2-4展示了近期风洞能够

29、达到的背景噪声水平。,目 录,摘要|简介汽车开发中如何使用风洞空气动力学风洞测试气动声学风洞测试环境风洞测试综合测试总结,环境风洞测试,第二部分汽车开发中空气动力学测试主要关注热传递和汽车通风。这些测试一般在环境风洞中进行，如果测试参数对气流质量要求不高或只是看一下传热特性，测试可以在有风扇的测功机房间进行。环境风洞是一个单独的试验室，使用于车辆开发复合模式的传热系统和子系统的，包括：散热器（太阳热载）热传导（浸置）自由对流（怠速）强制对流（路载）所有上述复合,环境风洞主要的贡献是合适的环境模拟，如上图3,环境风洞测试,空气动力学非常重要，紧随其次的一个提供广阔且紧密控制的温度、湿度、太阳辐射

30、、车辆动力载荷、雪摄入和特殊海拔的设备。环境风洞相对于单体部件如散热器风扇测试的台架试验主要用于评估车辆系统在完全集成条件下的情况测试。在CWT进行的典型试验有：室内气候控制、发动机冷却、加热性能、空调性能、热保护、冷启动、怠速、巡航、操控性、爬坡、牵引、温度/湿度对密封条悬置的影响、除霜性能、雪摄入和各种海拔测试。这些测试是必要的，不仅实现组件和子系统的设计目标，而且要保证各子系统的全面集成且不影响性能。各种调教测试也可在CWT中研究。,环境风洞测试,这里将讨论CWT内的各个部件，一个典型的CWT如图4,环境风洞测试,喷口尺寸CWT的喷口尺寸一般小于AAWT。其主要功能是模拟气流带走车辆散发

31、的热，这就意味着准确的气流模拟至少到汽车的A柱。乘用车进行CWT试验需要的喷口尺寸为4-6平米。许多CWT有多个喷口或可调的喷口尺寸，较小的喷口尺寸可以获取较大的风速。主要目的的是为冷却系统提供气流，例如散热器和发动机舱。考虑到CWT较高的阻塞（车辆的正投影面积接近与喷口面积），需要修正设备测量的风速16-18空气速度CWT的空气速度限制在一般的每天驾驶范围内。CWT在标准的喷口下主要的空气速度在0-150kph。像上面所述的，一些风洞拥有者选择较小的喷口来获得高的最大速度。CWT和气动风洞的一个区别就是他需要有瞬态和零风速的设备。瞬态设备用来模拟车辆在路上的驾驶循环。瞬态速度变化要遵循最大的

32、车辆测试预期的加速度。大卡车制造商对瞬态素的要求大大放慢，而生产高端车公司有较大需求。零风速来模拟车辆停止的状态，例如等红灯。这两个要求需要重现驾驶循环，是动力总成和空调系统集成开发中主要的测试模式。,环境风洞测试,温度范围温度范围在CWT中是一个最主要的因素。CWT温度范围是-50到55度。当考虑到温度作为风洞测试中主要考虑的时候，一般要求温度稳定率为正负0.7度。测试设备很容易在最大的车速实现最低温度。有些时候在150kph时设备将温度降低至-50度是非常必要的。这个情况下的问题是以最高速度下的车辆和风扇产生的热负荷是非常大的，因此机械制冷也许需要增加。一个必须要理解的是机械制冷能力随温度

33、降低而降低。制冷系统在-40度产生的350kw热阻可以在0度产生1000kw。基于测试为CWT指定一个温度来创建一个速度和温度场对于CWT来说是重要的。一个经典的CWT温度包络图如下图五所示。,环境风洞测试,气流品质通常来说就是气动声学风洞内的气流和温度场。流动角度和湍流强度对于一个好的风洞设计来说应该是很低的，但是其重要性低于流动均匀性。轴向静压梯度影响车辆周围的流场。当在CWT中空气动力学模拟车辆后部是很重要的。总之，气流品质的细节对于热传递系数不是第一主要的，所以这里可以对气流品质的要求不是那么严格的。湿度包络图CWT中的湿度要求模拟这样的环境，乘用车目标市场环境。典型的控制范围为10-

34、95，控制偏差为正负2-正负5。通常情况下温度低于5度时空气比较干燥， 是由于低于五度，散热系统传热其将开始结冰，从而导致热传递和气流的降低。湿度露点通常在一个正负两度之间。,环境风洞测试,测功机CWT需要一个典型的测功机来给车辆发动机提供一个负载。传统上，CWT中需要安装两轮驱动的测功机。测功机安装在移动带系统上，并可以调整与喷口的距离和多个车辆的轮距和轴距，以及前后驱动转换。车辆与喷口的距离固定从而得到一致的测试结果是非常重要的。近期CWT选择四轮驱动测功机来适应新的四驱车型。测功机的规格要适应指定风洞应用整车测试要求。最大风速和加速度需要适应风洞的测试能力。测功机车辆载荷需要适应CWT中

35、测试车辆的类型；卡车测试一般需要较大的扭矩，乘用车测试需要加大的加速度。大部分的测功机制造商有满足这些应用的标准产品。日照载荷测试内部车辆舒适性能力的一个关键的部件，以及日照载荷对车内以及乘员的影响。CWT中好的阳光载荷的实现是通过安装阳光阵列来实现。阳光阵列可以复制乘用车一天中经历的阳光辐射，包括一天中角度载荷的变化。阳光阵列可以装备移动灯群，可以模拟阳光载荷在日出和日落是的角度。现在的阳光阵列发出全光谱的的光源，提供一个模拟太阳产生的辐射效应。阳光阵列一般定义为提供在阵列与阵列覆盖区域的指定距离上一个确定的能量强度。,目 录,摘要|简介汽车开发中如何使用风洞空气动力学风洞测试气动声学风洞测

36、试环境风洞测试综合测试总结,综合测试,随着汽车变得越来越复杂，顾客对舒适水平要求变高，汽车制造商必须进行更加正确的测试。测试时间增加需要开发一个全面的空气动力学和气候模拟的试验室。通过观察所需的设备和类型，一些汽车制造商决定他们需要一个空气动力学设备组合来满足所以测试需要。通过基于测试需求设计测试实验室，是一种可以平衡投资和测试需求的现代化测试设备。现代的设备需要增加空气动力学，声学和环境条件。通过将多个测试设备整合在一个中心内，可以通过共享集成机械系统和相同区域来降低支出。通过交叉进行人员测试，共享准备区域和基础设施来提供运行效率。最先进的空气动力学和环境风洞有一个较大的气动声学风洞，两个或

37、更多的全尺寸环境模拟风洞以及多个特定测试间组成。多个气候设备和测试室可以支持相同的气候浸车间。这样的一个设备的例子在美国密歇根ALLEN Park的驾驶性能测试设备，在参考文献3和19中有描述。额外的支持设备，如：正投影面积测量系统，排放设备、车辆振动台、电池试验室等，这些将会增加测试实验室的测试能力。一些可以公用的空间如车辆准备间、工具箱，仪表间和共同工作间。正确的多个试验安排依赖于车辆试验需求，一个总体的计划可以优化整个试验室的工作效率。,目 录,摘要|简介汽车开发中如何使用风洞空气动力学风洞测试气动声学风洞测试环境风洞测试综合测试总结,总结,想成为一个全球汽车供应商，必须根据市场需求提供一个有竞争力的成本。要做到这点，车辆开发周期最多为两年。由于气候测试的季节约束和气动声学测试不确定性，汽车开发人员必须将测试在实验室中进行。当开发试验室的时候，这里有许多的特性需要理解和定义，以便确定这些测试设备是有用的。这些设备技术上是复杂的，成本是昂贵的。一个公司考虑建造这些设施的时候在计划早期阶段需要寻找专家的帮助，以便于确认它们有好的价值和表现。最近的趋势是建立一个多维的测试综合体，可以合理覆盖整车的生命周期包括维修等综合测试实验室。,