好車都是“吹”出來的 探索風洞的秘密

　　【太平洋汽車網 技術頻道】F1紅牛車隊首席設計師Rob Marshal曾經說過，賽車的設計有四要素，分別是：空氣動力效率、機械效率、發動機和賽車手，如果一個車隊擁有了出色的空氣動力學效率以及四要素另外三個的其中兩個，那么他們就實現了一個優秀的組合，當然四要素都擁有了那將會是不可擊敗的。雖然這句話在現在的F1來說不一定就是真理，但是可以看出空氣動力學效率在一位主設計師眼中的地位。

體驗讀圖模式

　　其實在民用車領域同樣重要，只是根據不同的功能和作用，有著不同的空氣動力學設計。以設計出又快又安全又省油的車“對付”空氣，也是工程師們必須研究的最重要技術之一。

● 汽車空氣動力學的重要性

　　汽車在路面上行駛，除了受到來自路面作用以外，還受到周圍氣流對它的各種作用力。近百年來為了解它們的特征和對汽車造成的影響， 汽車空氣動力學相關的研究探索一直沒有停止過。

　　空氣動力性是汽車不可忽視的特性，它直接影響汽車的動力性、燃油經濟性、操控穩定性和舒適性。由于氣動力對高速行駛的汽車各方面性能占主導地位，所以良好的空氣動力學特性，是汽車高速、安全行駛的前提（汽車低速行駛時，汽車所受的氣動力矩對汽車性能影響較小）。

　　作用在汽車上的六個力包括：氣動阻力、氣動升力、氣動側向力、氣動縱傾力矩、氣動橫擺力矩和氣動側傾力矩；這些力統稱為六分力，作用在高速行駛的車上將會產生神奇的效果。

　　氣動阻力包括了壓差阻力、摩擦阻力、誘導阻力、內流阻力等。在汽車高速行駛中，會受到氣動阻力的影響，其中克服氣動阻力占了發動機所做的功中相當大的一部分，并且車速越高，氣動阻力消耗的功率越大，用于克服氣動阻力的燃油消耗也越大。所以，許多車靠較低氣動阻力來降低汽車高速行駛的油耗這是沒有毛病的。

　　還有剩下的幾個力筆者就不再一一贅述，總之氣動力和氣動力矩對行車各方面有著很大的影響，有興趣的朋友可以自行了解下汽車空氣動力學的相關文章。　

　　汽車空氣動力學的研究實驗離不開試驗設備，風洞自然就是必不可少的。世界上許多車企不惜斥巨資修建價格高昂的風洞實驗室，并不斷升級、新建，汽車風洞實驗技術也在這其中一步一個腳印地完善著。

　　在現代汽車設計開發過程中，CFD（計算流體力學）已經是必不可少的了，他與風洞具有互補性。CFD是一種流體動力的計算和分析方法，利用計算機的進行復雜復雜的運算，從而得到汽車氣流的數據以及虛擬的可視化效果，因此工程師可以看到流量、壓力、速率和氣體流過模型表面的三維動畫。

　　CFD的價值再與在開發前期可以對CAD模型進行分析，選擇最佳方案，對節省時間和成本都有很大幫助，經過CFD計算分析過的模型仍需要用風洞來證明和微調，所以CFD需要與風洞配合使用，才能高效且準確地將汽車和組件進行測試分析。

● 風洞究竟是什么？

　　由于風洞可以模擬大氣環境，所以在汽車設計研發的早期階段，風洞是汽車空氣動力學主要依賴的手段之一。

　　汽車風洞主要測量空氣動力特性、通過汽車表面的壓力分布、汽車各部位的流場特性、發動機的冷卻氣流的進氣和排氣特性以及座艙內的通風、噪音等的一些情況。

　　為了獲得衡穩、連貫的氣流，風扇吹出來的氣流會通過風洞中設置的一系列結構，例如轉向葉片、整流篩網等；使風洞中試驗段的氣流可以模擬實現大氣流場的狀態，具體有哪些整流結構下文我們后面會有介紹。

　　現在大部分的風洞都有了可移動的地板（幾十年前的老風洞多是沒有的），在風洞實驗室里，被測試的車是固定不動的，為了真實地模擬路面行駛情況，需要讓路面移動。

● 風洞是怎么構成？

　　汽車風洞就是依靠著一系列的處理，來實現和優化風洞中空氣的連貫性，產生橫穩連貫的氣流對獲得準確可靠、可重復性的結果有著非常重要的作用。

　●風洞建筑是最基礎的設置，當然還有測量收集風洞實驗結果的儀器。

　　在氣動－聲學風洞中，聲學測量實驗也是必不可少的，減少風噪也是相當重要的一個任務。測試的時候主要使用人工頭聲學測量設備和麥克風陣列測量車的聲學特性，在一定的風速的情況下對車內外的氣動噪音進行測量分析。

● 編輯總結：

　　空氣動力學特性對車輛的影響使得風洞成為了必不可少的造車工具，哦不，是使風洞成了必不可少的造好車的工具。很多人會去關心發動機、底盤、外觀、配置等等怎么樣，但是關心一臺車的空氣動力學特性怎么樣的人少之又少，這并不是什么離我們很遠的東西，它與我們用車生活息息相關。（圖/文：太平洋汽車網 遲東寧）