解密家用轿车花2年做风洞测试为了啥

2015-05-30 23:59 共计 719 次阅读 信息科技

也许你总是听到“空气动力学”这个技术名词,但它有什么用?和我们有什么关系?这么说吧,气动阻力是轿车能量消耗的第三大因素,别的不说,差的风阻系数,可是会影响油耗的。

数据显示,每降低风阻系数0.03,相当于减少油耗0.15L/100km,各大车厂都在努力将风阻系数降低(超跑除外)。

在空气动力学优化方面,上海通用的主力车型风阻系数(Cd值)已优于市场同级竞争车型5%-7%的基础上,下一代新产品将进一步优化,风阻系数平均再下降3%-4%。

别克威朗是上海通用最新车型,在时尚动感的造型风格之下,凝结着卓越的空气动力学成果。

在历时近2年的空气动力学研发过程中,工程师们对威朗造型进行了大量的CFD流体仿真分析,实现近500次的优化以及超过200小时的风洞试验,最终将威朗的风阻系数定格在0.27。

优异的空气动力学设计不仅使别克威朗在视觉上更加动感流畅,还进一步降低了油耗与风噪,树立了中级车设计美学与工程表现的新标准。

参观别克威朗风洞测试

外型:设计与性能的和谐统一

造型,是人们选择汽车的最重要因素之一,但在空气动力学工程师的眼里,造型更是决定车辆气动表现的最主要指标:达成设计与性能的和谐统一,就是威朗的目标。

车身侧面线条:汽车的侧面轮廓线不仅勾勒出整体造型,更在空气动力学上起到了决定性作用,而威朗0.27的超低风阻系数,就与这条线的造型息息相关。威朗拥有略微下沉的车头,整个引擎盖尾部向上扬,前风挡玻璃向后倾,尽量与车头形成大夹角;车顶过了B柱之后就往下收,与行李箱形成大夹角,并且在行李箱盖末端略微上翘,为实现0.27风阻系数打下基础。一体式尾翼在降低空气阻力与提升车尾下压力方面一箭双雕。

车侧型面优化:从车头向后看,威朗的侧车窗和门框走向进行了精心的空气动力学优化。比如侧车窗部分,在满足车辆造型的前提下,兼顾车内空间表现和车窗开关(运动轨迹)等工程要求,最终呈现特定角度的倾斜;而以B柱为出发点直至C柱,车窗也缓慢向内收紧,以实现更好的气动稳定性。

细节造型优化:在威朗身上,除了整体轮廓的优化之外,几乎每一个外观细节都经过了大量的试验和优化,包括大灯型面、大灯走向、外饰蒙皮间的阶差、前保险杠形状、门钣金形状、门槛梁末端形状、玻璃面和钣金面阶差、密封条形状、尾灯形状、后保险杠侧面形状、后保险杠离去角、行李箱处特征线等等。值得一提的是,仅威朗的后视镜就在风洞试验中就进行了多达40个小时的调试工作,才平衡了造型、风噪与气动等多方面的因素,确定了最终设计。

发动机舱:取与舍的巧妙

发动机工作时需要通过散热器来维持合适的工作温度,这就要求有很多气流进入发动机舱,但过多的气流又会加大整车阻力,对于威朗的空气动力学工程师而言,如何平衡气流在发动机舱的取与舍,至关重要。

隔栅造型雕琢:威朗的直瀑式前格栅并不仅仅是设计语言的体现,更是发动机舱空气动力学的展现。隔栅开口的大小与位置经过精确的计算,主动控制进入舱内的气流及方向,为舱内带来精确数量的空气。高效的开口利用率便是威朗发动机舱阻力控制成果的最佳体现。

隔栅翅片调节:根据车身表面的气流走向,不断调整隔栅翅片大小以及角度,最高效地将气流导入到发动机舱内,更好地满足散热冷却需求,而这为威朗0.27的优异空气动力学表现做出了重要贡献。

大量的调整与试验:威朗发动机舱气动优化历时超过6个月,以大量的计算机仿真测试和现场试验确保设计结果的最优化。为了在造型设计阶段提前测试出威朗的发动机舱进气量,开发团队还专门要求供应商提前手工制作出水箱总成零件,以在试验中达到接近真实的流阻性能。从北美、欧洲到中国,无论常规与非常规的需求都被尽量满足,目的就是威朗的发动机舱能够做到气流取与舍的最佳平衡。

底盘:疏与导的哲学

顾客看不到的地方,却是气动工程师们的战场。为了保证优异的操控性能,威朗的底盘零件设计与布置非常复杂,这对空气动力学工程师提出了非常大的挑战,因为这些复杂的零件会干扰底盘的气流进而产生阻力,如何疏导纷乱的底部气流,是底盘气动工作的核心需求。

减小零件之间的高度差:底盘上高低不齐的零部件会产生大量的气流阻力,根据不同部件的属性,在工程可调的范围内进行“对齐”,尽量减小它们之间的高度差,是十分重要的步骤。然而,发动机、悬挂等大型不规则零部件使这个“对齐”过程会变得繁琐复杂,只有不断调整且不断测试,才能获得令人满意的结果。

车头“双板”的配合与平衡:威朗的前保底部设计了前保挡风板,与后方的发动机保护板空气动力学性能相互影响,配套设计使用。其中,发动机保护板面积较大,对气流的疏导作用很明显,在开发时要综合考虑其形状、离地高度、位置以及对发动机散热的影响等因素。由于有诸多的制约条件,整个开发过程并不一帆风顺,因为某一指标导致开发推翻重来的情况也并不罕见。而发动机护板变化时,前保挡风板的设计也要相应改变。最终,符合各方面要求的“双板”成为提升底盘安全与气动表现的重要部件,并为优异的操控性能做出贡献。

小结:

作为别克最新一代全球战略车型,威朗汲取了全新Riviera概念车和Avenir概念车的设计精髓,以“优雅动态美学”的设计和严苛的空气动力学优化,在符合新生代审美愉悦的同时,不断刷新中级车空气动力学标准。

信息来源:玩车教授

[责任编辑:捷风]

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