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風(fēng)洞與空氣動(dòng)力學(xué)剪不斷的關(guān)系

2018-09-24 11:53:59·  來(lái)源：工程事  
　
但現(xiàn)今在汽車風(fēng)洞測(cè)試中除了講求低風(fēng)阻系數(shù)外，還需要考慮到整車的熱交換管理、風(fēng)噪處理，以及高速行駛時(shí)車身不穩(wěn)定現(xiàn)象等，換言之更加講求整車高效空氣動(dòng)力的表現(xiàn)，而這就有賴于外觀包圍套件和車身設(shè)計(jì)。
為了能相對(duì)更接近地得到車輛實(shí)際上路后的表現(xiàn)，車廠會(huì)進(jìn)行比例模型風(fēng)洞測(cè)試（模型比例通常有：1:2、1:2.5、3:8、1:4、1:5、1:10）、1：1實(shí)車風(fēng)洞測(cè)試、聲學(xué)風(fēng)洞測(cè)試和環(huán)境風(fēng)洞測(cè)試，一系列過(guò)后收集數(shù)據(jù)、綜合分析再通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算，再逐步修改當(dāng)中的車身造型設(shè)計(jì)、空力包圍套件、擾流導(dǎo)流板。
量產(chǎn)民用車?yán)蔑L(fēng)洞測(cè)試后，可以改善風(fēng)阻系數(shù)。而對(duì)于賽車來(lái)說(shuō)的風(fēng)洞測(cè)試又是怎樣的呢？，燒錢是各車隊(duì)每年早料到的事，但前提是能有那么一套空力套件產(chǎn)生下壓力的同時(shí)不增加空氣阻力，就好比F1賽車。而大致上用于測(cè)試F1賽車的風(fēng)洞沒(méi)多大不同，唯獨(dú)是各車隊(duì)會(huì)根據(jù)所需選用不同類型的風(fēng)洞。F1賽車的空力套件在風(fēng)洞測(cè)試中會(huì)在一定范圍內(nèi)控制氣流壓力和溫度等，實(shí)際比賽時(shí)能緊緊咬合地面。
圖：擴(kuò)散器的工作原理涉及到文丘里效應(yīng)。根據(jù)文丘里效應(yīng)，流體經(jīng)過(guò)縮窄斷面時(shí)，流速會(huì)增加，車底部分相當(dāng)于文丘里效應(yīng)中的縮窄斷面。而且要說(shuō)明的是，真正形成下壓力的區(qū)域是車底，而非擴(kuò)散器，因?yàn)楦鶕?jù)上面的CFD圖，氣體流速最快的部分是擴(kuò)散器前面的車底部分，擴(kuò)散器的作用只是幫助車底形成一個(gè)文丘里式的縮窄斷面。
車的風(fēng)洞沒(méi)多大不同，唯獨(dú)是各車隊(duì)會(huì)根據(jù)所需選用不同類型的風(fēng)洞。F1賽車的空力套件在風(fēng)洞測(cè)試中會(huì)在一定范圍內(nèi)控制氣流壓力和溫度等，實(shí)際比賽時(shí)能緊緊咬合地面。
除了提供有下壓力外，F(xiàn)1賽車還可以通過(guò)空氣動(dòng)力套件減少下壓力超車，就好比DRS可調(diào)尾翼在調(diào)平狀態(tài)下大約能增加80匹馬力?？偟膩?lái)說(shuō)，不管是為了娛樂(lè)觀賞性還是真刀實(shí)槍，F(xiàn)1賽車還有眾多復(fù)雜的有關(guān)空氣動(dòng)力學(xué)的套件，而這一切均需要風(fēng)洞測(cè)試得以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然FIA也明白，也在不斷地修改F1賽車風(fēng)洞規(guī)則，只可用不大于原車尺寸60%的模型測(cè)試、180km/h風(fēng)速限制、即便是上限12套倍耐力輪胎也是規(guī)則指定內(nèi)。大尾翼、風(fēng)刀、前后擾流、包圍、側(cè)裙等等是現(xiàn)今不少改裝玩家、賽道玩家都聽聞過(guò)的，像是World Time Attack Challenge（簡(jiǎn)稱WTAC）賽車都會(huì)裝上這類的空力套件，而這無(wú)非也是想獲得更大下壓力和引導(dǎo)氣流降低風(fēng)阻。
 
其實(shí)對(duì)于賽車而言，進(jìn)行風(fēng)洞測(cè)試無(wú)非是想在下壓力和空氣阻力之間找出相對(duì)較佳的平衡點(diǎn)，當(dāng)然最好的情況是增加下壓力減少阻力，因此誕生有各類的空力套件。但是至今有不少知名車廠（尤其是法拉利），其民用車型即便原廠沒(méi)有大尾翼、風(fēng)刀之類的，可風(fēng)洞測(cè)試中卻能提供足以稱贊的下壓力。
上文中我們不難理解風(fēng)洞測(cè)試對(duì)汽車技術(shù)、發(fā)展的重要性意義，但上文也講述了投入設(shè)計(jì)、建造風(fēng)洞所需要巨大的資金財(cái)力，所以在后來(lái)催生出仿真、虛擬計(jì)算機(jī)風(fēng)洞測(cè)試。雖然說(shuō)是計(jì)算機(jī)虛擬仿真，但像是飛機(jī)、航空、F1賽車、量產(chǎn)民用車等均進(jìn)行有仿真計(jì)算機(jī)風(fēng)洞測(cè)試。
總之，風(fēng)洞測(cè)試經(jīng)過(guò)一百多年來(lái)的發(fā)展和改進(jìn)，功能更加豐富，而風(fēng)洞測(cè)試與空氣動(dòng)力學(xué)也不是這一篇文章能夠說(shuō)清楚的，謹(jǐn)以此篇文章給各位讀者一點(diǎn)啟發(fā)。
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