人造地球 揭秘鲜为人知的热力学风洞

[汽车之家 技术] 我们生活的地球拥有复杂多变的气候现象，站在汽车工程师的角度来看，百变甚至极端的气候却给一款新车的开发带来了诸多难以预料的问题。如果有一种设备能把地球上的各种气候都模拟出来，那将给新车研发节省大量路试的时间。近日，上海泛亚汽车技术中心总投资1.8亿元人民币建设的热力学风洞(或称气候风洞)正式投入使用（详细报道点击这里），它就是帮助工程师们解决这个问题的。

一款新车在开发阶段就必须考虑到它可能会遇到的各种气候现象，所以需要将车辆放在相应的地方进行可靠性试验，但是这就有些靠天吃饭的意味了。我们所需要的气候条件往往并不由人的意志为转移，那么可以通过建立一个类似地球的小环境来模拟现实情况下车辆可能会遇到的各种天气状况，而这种人造地球环境就是所谓的热力学风洞。

● 与空气动力学风洞的区别

相信很多人都听说过风洞，而根据试验对象以及用途的不同，风洞也分很多种，最常见的则是动力学风洞，它主要用来设计、优化飞行器、导弹、航天器的外部造型，在动力学风洞中能够模拟出这些物体在高速运动下可能出现的状况。

对于汽车厂商来说，空气动力学风洞对车身外形的开发也有着重要的作用，特别是一些超跑制造商。通常工程人员会先制成1:1的汽车油泥模型，然后在风洞中进行试验，通过风洞内产生的强大气流吹过车身表面来观察气体的流动是否符合设计上的需求，然后再对细节进行修改使风阻系数达到要求。

当然建造一个可以放进1：1汽车模型规模的风洞的价格也是不菲，往往达到数亿美元甚至更多，而且每做一次风洞试验的费用也是相当大的。

热力学风洞则是另外一个名词，它的主要用途是模拟车辆在实际情况中遭遇到的各种路况、气候环境的改变，它可以模拟雨雪天气、不同的湿度和温度环境等。然而空气动力学风洞则不需要这些，它只需要吹风，这也是二者最大的区别。

● 风机重40吨 最大风速250km/h

这座热力学风洞坐落于上海泛亚汽车技术中心，建筑内设有主试验舱、预试验舱、风机、风道、冷却/加热系统、底盘测功机、日照模拟/雨雪模拟系统、数据采集系统等。

风洞内的核心部件风机的重量为40吨，最大转速708rpm，虽然转速不高，但由于风扇直径有3.6米，所以在全速状态下配合风道的设计，最终在出风口可以产生时速为250km/h的风，而此时电机的功率为1500kW。

要想产生高质量且可控的风，风道的设计是颇有讲究的。从侧面看去，整个风道采用了“回”字形的结构，重量达到了70吨，这种垂直布置的的方式使风道的上下落差达到了9米。位于建筑第3层的风机吹出的风会通过一段漫长的风道到达位于一层的风道扩张段，它的作用主要是让气流在这里得到缓冲、整流，然后经过收缩段最终从一个7平方米的出风口快速吹向主试验舱。

风从风机到出风口有很长的一段距离，所以当风机转速发生变化后，出风口的风速必然会有延迟，但这个延迟性被控制在5秒之内。出风口的面积为7平方米，实际上它可以缩小为5平方米，通过调整出风口的面积，可以将风道中的最高风速立刻从200km/h提升到250km/h。这种对风道设计的“斤斤计较”确保了各项试验更加接近或等同真实情况。