抗风研究与设计-风洞.ppt

上海地面交通工具风动中心
——我国第一座汽车专用风洞
2009-09
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2009年9月19日,中国第一个专用汽车风洞——上海地面交通工具风洞中心在同济大学嘉定校区落成启用。它的建成,标志着我国汽车工业在自主研发的道路上迈出了关键一步。
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上海地面交通工具风洞中心,位于同济大学嘉定校区,占地面积约213亩,总建筑面积21095平方米,建设内容包括三大块:汽车风洞试验室、汽车风洞测试中心和管理中心、风洞中心研究大楼。其中,。大楼的前部分为办公区,整幢大楼只在二楼有一个狭窄的通道,通向后面的“风洞区”。穿过通道,左右两座巨大的“风洞”便进入视线。右边是汽车气动声学整车风洞,左边是热环境整车风洞。两座“风洞”功能不同,一个用来测风、测阻力、测噪音;另一个用来测温度、测热量。
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气动—声学整车风洞主要用于车辆气动力性能测试、气动声学测试和低噪声优化设计。风洞喷口面积达到27平方米,安装有一台上海鼓风机厂制造的轴流风机,总功率4125千瓦,总重量110吨,,每分钟转速195转,每秒风量达到1920立方米,相当于近一万台普通家用吊扇的出风量。如此强大的动力可以在30秒内将静止的空气加速到250公里/小时。而测试段在风速时速160公里时,背景噪声仅为61分贝,是目前国际上同等规模汽车风洞中最安静的一座。此外该风洞还设有五带移动系统和六分量测试天平。
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热环境整车风洞主要用车辆热力学测试和热环境性能评估,设有7-14平方米可变大小喷口,安装有一台上海鼓风机厂制造的1600千瓦风机,叶轮直径4米,总重量24吨,每分钟转速740转,每秒风量为390立方米,试验最大风速每小时0-200公里,模拟温度-20℃~+55℃,可控湿度5~95%,并设有可变强度和角度的全光谱阳光模拟装置以及双轴驱动转鼓系统,模拟阳光每平方米300-1200瓦。能模拟阳光暴晒、风吹雨淋、冰雪结霜等各种气候条件和车辆行驶工况。
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建成启用后,风洞中心不仅能够进行轿车、客车、SUV、卡车等各类汽车的整车和零部件以及高速铁路、地铁轨道车辆模型等系列试验,还可以为我国大飞机的自主研发提供必要实验条件。通过风洞试验,可以为车辆设计过程中的优化造型、降低油耗,提高车辆行驶安全性和操纵稳定性,控制车辆内外空气动力噪声,以及优化发动机冷却系统及空调系统等提供第一手的数据,从而在较短时间内完成车型开发、改性设计以及热力学性能测评等内容。
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风动对交通工具的作用
“风洞”来自于英语“wind tunnel”,最早“风洞”专门用来研究飞机的气动性能。随着全球汽车工业的发展,它被广泛运用于新型汽车的设计和研发之中。通过模拟空气相对流动、日照降水等各种行车环境,给设计中的汽车寻找最省油、最安全和最美观的外形,为零部件求得最安全、最耐久的性能。
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汽车的设计步骤
汽车设计大致包括
手绘初步设计
效果图
制作油泥模型
制作样车
风洞实验
模拟碰撞实验
路试
实车碰撞实验等过程
国外的汽车公司在进行汽车开发时,其车身大都是先制成 l:1 的汽车泥模,然后在风洞中做试验,根据试验情况对车身各部分进行细节修改,使风阻系数达到设计要求,再用三维坐标测量仪测量车身外形,绘制车身图纸,进行车身冲压模具的设计、生产等技术工作。
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有这样两组数据:
微型轿车平均42%的油耗用于克服空气阻力。普通汽车以120公里时速直线行驶时,超过60%的油耗将用于对抗空气阻力。
经气动设计后,汽车每降低10%的气动阻力,能耗将减少3%—5%。
无论从追求速度还是节约能源角度考虑,先进的流体力学设计对汽车设计研发都有重大意义。
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