宝马新风洞试验室共投资1.7亿欧元,历时三年于2009年建成,占地约2.5万平方米,是个5层楼的艺术化建筑。笔者曾在它落成时有机会参观了这个当时世界上最先进的汽车风洞试验室。
宝马风洞试验室由大小两个风洞组成。较小风洞的空气管道沿垂直方向布置,利用一个直径6.3米、最大功率3.8兆瓦、最大转速400转/分的风机提供风力,此风机可以驱动空气在风洞中以最高300千米/时的速度循环。在风洞核心场地中央,设置一个长9米、宽3.2米的传送带。全球汽车记者到现场参观时,传送带上正放置一个1︰2的黏土车模,它的4个车轮分别由4个可以在4个方向上移动调整的装置固定,可以让车模进行不同方向的调整,在风中呈现不同的姿态进行测试。在被测试车模的顶部,有一台精密压力测试仪,它可测试车模的微小受力情况。在被测试车模的正前方是个14平方米的出风口,车模正后方则是一个同样大小的收风口。
宝马风洞试验室小风洞布局示意图
这个形状独特的收风口可以帮助风洞中的空气保持恒压。这也是在风洞试验方面的创新设计之一,宝马为此还申请了技术专利。
测试开始时,当风洞中的空气流速达到一定后,一位技术人员手持“烟枪”放在车模周围不同地方,顺气流方向飘动的白色烟带清晰直观,可让人清楚了解气流通过车模周围时的情况。流过车轮、外后视镜、车顶后风窗、车尾等处的紊流一清二楚,设计师据此可以对车身进行修改和调整。
如想测量车模的风阻系数更是简单,现场演示时也就半分钟的时间,被测试车模的风阻系数值就显示在大屏幕上,而且可以看到在不同状态下风阻系数的变化。在测试中心还设有会议室和车模修改工作室,供造型设计师和空气动力学工程师就测试情况和修改方案进行讨论、修改。在新车开发过程中,此时也是工程师和造型师之间发生冲突的时刻。比如,工程师更喜欢带有锋利边缘的车尾,可以阻断气流、降低风阻,而造型师则希望车身造型线条更加流畅。双方最后只能进行无数次的协调。不过,幸运的是漂亮的车型往往也是风阻系数较小的车型。
这个较小的风洞主要测试1︰2或其他尺寸较小的车模,这也是在制作更为成熟的1︰1车模前必需的过程。在测试尺寸较小的车模时,必须以较大的风速才能模拟出实际行驶情况,如是1︰2的车模,则必须以200千米/时的风速才能模拟出100千米/时时的行驶情况。
1.车辆入口
2.滚动测力仪
3.风机
4.出风口
5.收风口
6.热交换器
7.气流加速器
8.阀门
9.整流装置
10.可移动平台
11.燃料站(www.xing528.com)
12.尾气排放系统
宝马风洞试验室主风洞布局示意图
宝马的主风洞则更为庞大,它的气流循环方向是沿水平方向设计的,总气流量也是小风洞的3倍,达到1.8万立方米。整体布局和小风洞大同小异,但风机直径达到8米,每根碳纤维制作的扇叶就有2米长,风机的最大功率4.4兆瓦,最大转速300转/分,可以产生最高300千米/时的风速。这里以测试1︰1车模为主,它的出风口面积可以在18~25平
Do You Know?
调整车身设计的原则
在风洞中对黏土模型进行测试,研究汽车模型的空气动力学特性,对各部位进行细微调整,包括一点一点地打磨汽车发动机盖和车顶的轮廓,或在其他部分一点一点地增加厚度以达到空气动力学最优化设计。调整的原则是避免空气在通过车身周围时形成空气涡流,以免导致汽车所受空气阻力加大,影响汽车的速度和燃油消耗。
方米之间变化,以适应不同要求的测试。
主风洞测量空气阻力大小的方式也有所不同,它不是通过车模顶上的压力传感器来测试力量的变化,而是在车模平台下面设置4个非常精准的天平,它可以测量4个车轮的受力及其变化的情况,因此对车辆在行驶中受空气影响的情况掌握得更加精准。主风洞还能够模拟不同的行驶状态,比如弯道驾驶,把车身的实际运动情况也考虑在内。同时,这个测试中心还首次实现了车辆之间相互影响的模拟和分析,比如在超车时气流对车辆的影响等,从而为量产车的开发带来另一个新优势。
技术人员手持“烟枪”放置在车身周围,在巨大风力中即可看到气流流过车身周围的情况
Do You Know?
汽车各部位对风阻的影响
宝马的空气动力学专家认为,车身部分只能影响40%的风阻;冷空气进入发动机、变速器和制动系统则会影响风阻的10%;汽车底部影响风阻20%;车胎和车轮舱对风阻的影响为30%。
Do You Know?
风阻系数与燃油消耗
汽车的风阻系数越小,汽车的燃油消耗越低,风阻系数每降低10%,实际油耗可以降低2.5%。在宝马车型中,宝马3系轿车的风阻系数最小,仅为0.258。
宝马3系轿车构造透视图
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