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福特的空氣動力學(xué)測試新工具移動式風(fēng)洞

2018-02-26 12:26:12·  
　
汽車風(fēng)洞是汽車空氣動力學(xué)開發(fā)和測試中不可或缺的重要測試設(shè)備，號稱最土豪試驗的風(fēng)洞試驗室必定也非常高大上，但最近福特汽車的工程師們卻使用三個集裝箱搭建了一座汽車風(fēng)洞試驗室。本期汽車風(fēng)洞技術(shù)，我們將一探福特在空氣動力學(xué)測試領(lǐng)域的新裝備移動式風(fēng)洞。汽車風(fēng)洞是開發(fā)低阻低噪汽車，檢驗汽車行駛穩(wěn)定性和提高駕乘舒
汽車風(fēng)洞是汽車空氣動力學(xué)開發(fā)和測試中不可或缺的重要測試設(shè)備，號稱最土豪試驗的風(fēng)洞試驗室必定也非常高大上，但最近福特汽車的工程師們卻使用三個集裝箱搭建了一座汽車風(fēng)洞試驗室。本期“汽車風(fēng)洞技術(shù)”，我們將一探福特在空氣動力學(xué)測試領(lǐng)域的新裝備——移動式風(fēng)洞。
 
汽車風(fēng)洞是開發(fā)低阻低噪汽車，檢驗汽車行駛穩(wěn)定性和提高駕乘舒適性的試驗開發(fā)平臺，可以說離開了汽車風(fēng)洞，汽車空氣動力學(xué)開發(fā)就只能是空中樓閣。
汽車風(fēng)洞為滿足其高水平的流場品質(zhì)和高精度的測試數(shù)據(jù)，集成安裝有各種先進(jìn)設(shè)備和測試儀器，這使得一座整車風(fēng)洞的建設(shè)成本和日程運行費用都十分的高昂，是名副其實的“最昂貴的風(fēng)”，并且其占地面積都較大。
 
而最近福特汽車工程師開發(fā)的這套移動式風(fēng)洞系統(tǒng)，卻在三個集裝箱內(nèi)就集成了一座汽車風(fēng)洞，并且可在整車廠內(nèi)隨時隨地開展汽車氣動聲學(xué)方面的測試，擺脫了專業(yè)整車風(fēng)洞場地的限制，在試驗方式上更為靈活，同時也進(jìn)一步節(jié)省了測試開發(fā)費用和時間。
 
一、移動式風(fēng)洞結(jié)構(gòu)參數(shù)

福特汽車設(shè)計的這座移動式汽車風(fēng)洞核心部件是兩個16m長的集裝箱。與傳統(tǒng)直流式風(fēng)洞類似，在安裝完成后，其集裝箱前后卷簾門打開，形成供氣流流通的管道，在氣流出口，安裝有使氣流加速的收縮段。
福特移動式風(fēng)洞全貌（上：出氣口；下：進(jìn)氣口）
福特移動式風(fēng)洞收縮段
該移動式風(fēng)洞配備有2臺直徑1.8m的16葉風(fēng)機(jī)，由一臺250馬力的電動機(jī)提供動力，其最大風(fēng)速可達(dá)128km/h。
福特風(fēng)噪主管Bill Gulker在移動式風(fēng)洞的風(fēng)機(jī)前
為減小風(fēng)洞背景噪聲，以便進(jìn)行氣動聲學(xué)測量，在該移動式風(fēng)洞流道進(jìn)出口還安裝有消聲擋板。實際運行中，在距離風(fēng)洞1.8m的位置測得的噪聲僅為75dB(A)。
進(jìn)氣口位置的消聲擋板
另外，該移動式風(fēng)洞還包括一個長12m的集裝箱，里面配備有風(fēng)洞控制系統(tǒng)和配電設(shè)備，并提供了一個小型的辦公區(qū)域，以便測試人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
左側(cè)帶白色窗子的集裝箱為控制室
移動式風(fēng)洞主要技術(shù)參數(shù)
 
二、福特移動式風(fēng)洞的使用

福特開發(fā)這套移動式風(fēng)洞的目的是在新車開發(fā)階段盡早發(fā)現(xiàn)車輛的噪聲問題，在移動式風(fēng)洞內(nèi)，福特噪聲工程師可以直接對剛剛駛出生產(chǎn)線的試生產(chǎn)新車進(jìn)行風(fēng)噪測試，這減少了以往汽車在工廠與聲學(xué)風(fēng)洞之間運輸?shù)臅r間，意味著福特的工程師可以更快的發(fā)現(xiàn)車輛可能出現(xiàn)的噪聲問題，盡早對車輛進(jìn)行相關(guān)調(diào)整和優(yōu)化。 
“這個項目的主要目的就是降低消費者十分關(guān)注的駕駛室噪聲，這個可移動風(fēng)洞可以為噪聲工程師節(jié)約許多時間，并能大大提升測試工作的效率。”福特風(fēng)噪主管Bill Gulker表示。
福特的噪聲工程師一般使用“人工頭”和“聲學(xué)照相機(jī)”，測量汽車駕駛室內(nèi)的氣動噪聲，并結(jié)合通過煙流設(shè)備獲得的車外氣流情況，分析駕駛室內(nèi)噪聲過大的原因，并采取相應(yīng)的優(yōu)化措施。
使用人工頭聲學(xué)設(shè)備開展車內(nèi)噪聲測量
觀察蒙迪歐車型周圍流場
雖然福特沒有說明這座移動式風(fēng)洞的相關(guān)成本，但相比福特位于密歇根州Allen Park的氣動-聲學(xué)風(fēng)洞來說，移動式風(fēng)洞在福特新車型開發(fā)過程中可以大大減少相關(guān)測試所需的時間，提升測試效率，節(jié)省了車型開發(fā)成本。在一定程度上彌補了傳統(tǒng)氣動-聲學(xué)風(fēng)洞在測試方式和測試成本上的不足。 
福特Allen Park氣動-聲學(xué)風(fēng)洞試驗
這一移動式風(fēng)洞首先在福特位于密歇根州Flat Rock的整車廠內(nèi)使用，在這個工廠內(nèi)，除了這座移動式風(fēng)洞外還包括三個可移動環(huán)境測試艙等其他可移動測試設(shè)備。
整個移動式風(fēng)洞可以在幾個小時之內(nèi)完成組裝和拆卸，并能夠用卡車運送到福特在北美境內(nèi)的任何工廠進(jìn)行測試，福特正在為這一系統(tǒng)申請專利。安裝完成后，整個系統(tǒng)僅需要2名工作人員就可以運行，并且可安排24小時全天開展測試。
移動式風(fēng)洞可使用吊車在現(xiàn)場安裝
露天的測試環(huán)境和集裝箱辦公室，很工廠也很福特
CAERI 視點
為控制車型開發(fā)成本，節(jié)省測試時間福特建設(shè)了這座移動式風(fēng)洞，這使得在整車生產(chǎn)線上的氣動聲學(xué)測試成為了可能，對于提升福特汽車的產(chǎn)品品質(zhì)和控制車型開發(fā)成本是很有幫助的，可以說這是福特在空氣動力學(xué)測試方面的又一大創(chuàng)新。
但必須說明的一點是，限于這座由集裝箱搭建的移動式風(fēng)洞在流場品質(zhì)、測試手段等方面的不足，其不可能替代專業(yè)的氣動-聲學(xué)風(fēng)洞，許多空氣動力學(xué)開發(fā)試驗仍然需要在氣動-聲學(xué)風(fēng)洞里面完成。
  
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