中國汽車工程研究院股份有限公司（簡稱：中國汽研、CAERI）整車氣動-聲學風洞已于2019年6月落成，并投入使用至今。為更好的為國內(nèi)外主機廠提供優(yōu)質風洞試驗服務，助力各大車企的新車型研發(fā)、標準認證、產(chǎn)品對標等工作，同時，為了讓國內(nèi)廣大汽車氣動性能開發(fā)人員了解國內(nèi)外風洞差異，使國際上優(yōu)秀車型的風洞試驗結果與國內(nèi)風洞測試結果具有可比性，中國汽研與德國FKFS風洞展開合作，與國際風洞修正研究權威，F(xiàn)KFS高級專家Merker博士聯(lián)合進行中國汽研整車氣動風洞的對標與修正研究工作。FKFS（德國斯圖加特內(nèi)燃機與車輛研究所）作為世界上最著名的汽車技術研究機構之一，在風洞測試及研發(fā)領域處于世界最前沿水平，這次合作也促進CAERI風洞研究技術的提高與進步。

1.  風洞對標

本次整車氣動風洞對標及修正研究工作基于兩輛對標車輛（1輛轎車及1輛SUV），由CAERI工作人員分別于德國FKFS風洞及重慶CAERI風洞根據(jù)標準測試工況進行相同工況的風洞測試。整個測試過程中，未對車輛進行任何拆解或破壞工作，保持車輛在兩風洞中測試狀態(tài)不變。


圖1 風洞測試對標車輛

兩輛對標車輛風阻系數(shù)CD測試結果及工況貢獻量結果匯總如下：

表1 風洞對標CD系數(shù)測試結果



圖2 不同工況方案貢獻量對比（上：轎車 下：SUV 貢獻量ΔCD=Case X-base）

根據(jù)對標測試結果，無論轎車或SUV，F(xiàn)KFS風洞CD系數(shù)測試結果均大于CAERI風洞測試結果，轎車平均相差約9個counts，SUV平均相差約8個counts。但在不同工況方案的貢獻量對比中，轎車及SUV的工況貢獻量在FKFS及CAERI風洞中均呈現(xiàn)相同的變化趨勢，且變化量基本一致，測試結果具有可比性，由此在CAERI風洞與FKFS風洞之間進行進一步的相關性分析，并擬合出兩風洞之間的CD系數(shù)相關性函數(shù)，如圖3。


圖3 FKFS與CAERI風洞CD系數(shù)相關性

根據(jù)擬合的CD系數(shù)相關性函數(shù)關系式可知，相關性系數(shù)R2=0.99763，接近于1，擬合關系較好。通過相關性函數(shù)關系式，F(xiàn)KFS或者CAERI風洞中測試數(shù)據(jù)能夠直接換算成另一座風洞中的測試值，而不需要額外測試，換算值與風洞實際測試值基本一致，有著較高的可信度。通過相關性函數(shù)關系式，能夠極大的拓寬各風洞之間的數(shù)據(jù)交流，使得彼此之間的數(shù)據(jù)具有可比性。同時，能夠提高汽車空氣動力學性能開發(fā)過程中的風洞協(xié)同開發(fā)能力，使得新車開發(fā)可以在更廣的風洞群范圍內(nèi)開展，縮短試驗周期，節(jié)約成本，提高研發(fā)效率。

2.  CD系數(shù)修正

由風洞對標測試的工況差異比較、貢獻量分析、相關性函數(shù)分析結果可知：兩風洞之間CD系數(shù)測量值存在一定差距，但差異值相對固定；且兩風洞之間能夠建立良好的風洞相關性關系，形成相關性函數(shù)。由此推測FKFS風洞與CAERI風洞之間CD系數(shù)差異屬于系統(tǒng)性差異，可以進行進一步CD系數(shù)修正，減小或者消除差異。

CAERI與FKFS風洞均屬于典型的開口式（3/4噴口）風洞。對于此類風洞，國際上廣泛采用Merker修正法進行修正。以FKFS與CAERI風洞對標測試車輛基礎狀態(tài)為例，修正結果如表2。

表2 對標車輛基礎狀態(tài)修正結果


根據(jù)對標車輛基礎狀態(tài)修正結果，修正前，F(xiàn)KFS風洞與CAERI風洞中轎車與SUV的CD系數(shù)分別差7、6個counts，修正后，F(xiàn)KFS風洞與CAERI風洞的CD系數(shù)分別差2.2、0.5個counts，修正效果明顯。FKFS風洞中轎車與SUV總修正量分別為-6、-6.8個counts，CAERI風洞中轎車與SUV總修正量則是-1.2、-1.3個counts，且CAERI風洞無論轎車或SUV各項修正量均小于FKFS風洞中的各項修正量，表明CAERI風洞受到各種風洞修正因素的影響更小。本文中CD系數(shù)修正主要對風洞結構、風洞參數(shù)的影響進行修正，工況變化對于修正結果影響不大，不同測試工況修正量基本一致，可達到與基礎狀態(tài)修正類似效果。

綜上，通過修正能夠減小風洞之間的測試結果差異，減小由于風洞結構（如：噴口、收集口、有限流場范圍）、物理參數(shù)（如：靜壓梯度）差異造成的影響，使得風洞測試環(huán)境盡可能的貼近真實道路環(huán)境。建議在風洞測試結果應用過程中（如：風洞法計算、油耗評估），須將風洞測試結果進行修正，排除風洞自身因素造成的干擾。此外，國內(nèi)的空氣動力學性能開發(fā)環(huán)境目前以CFD仿真為主，CFD仿真開發(fā)基于一個理想的、無干擾的流場計算域，與風洞測試環(huán)境有著較大差異，需要事先將風洞測試結果進行修正，盡量消除風洞的物理條件限制，才能進行CFD仿真結果與風洞測試結果之間的對標分析。

3.  結論

根據(jù)兩車輛在兩座風洞中的對標結果可知，不同風洞中同一工況測試值存在一定差異，但在工況貢獻量上，其變化趨勢一致，變化量基本相差不大，同時兩座風洞之間能建立良好的風洞相關性關系，形成相關性函數(shù)。

通過CD系數(shù)修正，可以減小由不同風洞結構、風洞參數(shù)造成的測試影響，修正后能夠明顯減小兩風洞之間CD系數(shù)的測試差異。CD系數(shù)修正值更合適應用于CFD對標、風洞法、排放、油耗等研究工作。

研究表明，相比FKFS風洞，CAERI風洞風阻系數(shù)測試值受到風洞修正因素的影響更小，現(xiàn)有CAERI風洞測試車輛總修正量均在1個count左右，數(shù)據(jù)更加真實。根據(jù)FKFS風洞Merker博士建議，目前CAERI風洞測試結果及報告中，未應用任何修正方法進行修正，如客戶需要，CAERI風洞可在后續(xù)報告中提供修正結果?？蛻粢嗫蓞⒄毡疚腃AERI風洞對標車輛的總修正量進行修正。

4.  附錄 整車氣動風洞CD測試值修正影響因素