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如今，新车普遍具有更好的能效数据，这些数据大多体现在更低的油耗、更低的功耗、更长的续航里程、更好的高速噪音和车辆振动。您可能想知道这些改进来自哪里。事实上，无论是油耗、功耗、噪音控制还是续航里程的提升，都离不开整车的空气动力学设计。
空气动力学设计似乎在许多人眼中是超跑或赛车。专属”的东西，因为这些车型非常需要气动下压力，以确保它们的性能或赛道性能。不过，对于家用车来说，如何通过合理的空气动力学设计，在实现更好的噪声控制的同时进一步降低风阻，其实是一个值得探讨的话题。
对于家用车的空气动力学设计来说，最关键的环节在于风洞实验。一些没有这个技术条件的车企会选择租用别人的风洞，或者干脆用CFD模拟来完成，不用吹孔。但是，如果想要一辆车在能效、噪音控制和主动操控等上述方面取得更好的实际表现，自建风洞实验室是非常必要的。
5月23日，广汽集团首个自建全尺寸三合一风洞实验室正式投入使用。在下文中，我们将深入分析风洞实验室的结构和流场设计。
（注:本文涉及大量空气动力学专业知识，因此阅读难度较大。)
风洞实验室的参数和性能
广汽研究院投入运营的首个三合一全尺寸风洞实验室位于番禺区化龙镇广汽研究院，占地4500平方米。三位一体”主要体现在这个风洞中，不仅可以实现常规的气动试验，还可以实现声学试验和热力学试验。为了实现与热力学相关的热力学试验和模拟，在常规的风洞闭环结构中增加了一个特殊的太阳光模拟舱，即国外热力学风洞中的加热舱。
该风洞的型号为WT-1，即Wind Tunnel-1，直译为一号风洞，属于典型的回流风洞构型。这个风洞是一个全尺寸风洞。有必要简要解释一下什么是“全尺寸风洞”。这个“尺寸”是指容纳在测试区域中的车辆尺寸与真实车辆尺寸的比率。所谓全尺寸风洞，是指可以在试验区放置与实车尺寸相同的试验目标。或者换句话说，全尺寸风洞是唯一可以直接驾驶实车进行测试的风洞。其他70%风洞或50%风洞测试目标都是被测车辆的缩小模型，因此无法测试实车。
考虑到实车与试验模型在气动特性上的明显差异，全尺寸风洞是国际公认的最理想的汽车气动试验风洞系统。具体到该型风洞的参数，试验区喷口面积为20平方米，试验段长度为17.2米，气流偏角小于等于0.2度，边界层厚度小于等于2毫米，湍流强度小于等于0.1%。作用在被测物体上的压力梯度的精度小于或等于±0.0015米..测试温度范围为20-60度，湿度范围为15-90%。同时，该风洞的最大运行风速为200KPH，是典型的乘用车低速风洞。
从数据上看，这款风洞在喷管面积、试验段长度、气流偏角、边界层厚度等精度数据上堪称国内低速风洞中的优秀水平。但是，由于该风洞的设计风速较低，因此该风洞只能用于乘用车和导航设备等低速设备的空气动力学测试。因此，这是一个非常典型的商业和民用风洞，没有太多的非民用用途。
WT-1风洞系统流场设计浅析
虽然这次活动为我们打开了测试区，但一个风洞系统的核心实际上并不是测试区，而是测试区外的气流增压和梳理区。我们可以将该类型风洞系统的结构大致分为以下几个模块:动力段（增压段）、扩散段、前整流段、试验区、热室和后整流段。
上图为整个WT-1风洞系统的结构沙盘图。鉴于风洞系统的高度保密性，我们无法拍摄任何真实照片，但根据广汽集团的说法，上面的沙盘图在结构上与实物基本相同，因此我们可以根据沙盘图直接分析WT-1风洞系统的流场设计。郑顺景宾利
首先要再次强调的是，这是一个回流风洞，气流全程没有溢出扩散口。因此，在气流粘度方面，后整流段的平稳气流特性将直接影响增压段（即动力段）的热力学特性。
先看增压部分。从图中可以看出，动力装置是由两级叶片组成的叶轮。两级叶轮结构在增压器中有两种结构，一种是整流+增压（即单级增压），另一种是两级增压。你可以看看主叶轮和副叶轮的结构就知道了。WT-1风洞的两级叶轮采用了反向流线设计，这是一种非常典型的两级增压结构，在进入第一级增压叶片之前没有气流梳理结构。换句话说，这些两级叶轮的实际喘振裕度直接受到上述后部整流部分中的湍流的影响。
两级增压完成后，气流在叶轮末端第一次扩散后进入扩散区。从沙盘中可以看出，由于实际施工中的外部环境限制，整个扩散区的扩散面并不大，但不仅在墙侧有一个扩散结构，而且下面还有一个明显的扩散设计（下沉），因此整个扩散区也可以起到明显的扩散效果。
在扩散段的末端，可以看到一组管状管道。这是一个剥离装置。高速气流通过扩散区扩散后，会在扩散区后端的固体表面上形成更多的粘附。这些管道可以在一定程度上打破形成的气流粘附，但这种管道设计也会造成相当明显的湍流。
因此，进入前整流段主整流区之前的气流实际上是混乱的。在一阶整流区，我们观察到的机翼形状不仅对来流起到转折作用，而且借助机翼本身较厚的厚度（本身不易振动），首次梳理了相对混乱的来流。
在进入二级精馏区之前，气流仍需通过换热器。从空气动力学和热力学的角度来看，虽然这种换热器会增加湍流，但它将有效地扩散相对低温的气流（升温扩散），升温后进入二级精馏区的来流具有更强的动能。
在次级整流器的鳍片设计中，我们可以看到更密集的鳍片和更明显的气流导向。经过二次整流后，气流在低速情况下通过收缩结构后，基本可以以相对稳定的姿态流入试验区。
因此，如果分析从增压段到收缩结构的流场，会发现这种结构对于250KPH以内的速度来说效率相对较高，但这种结构对气流引导的效果不够精细，因此就这种预处理区的流场设计而言，WT-1风洞确实很难满足250KPH以上测试区的气流速度要求。但从其200KPH的最大风速来看，这种结构足够合理。
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气流通过测试区域后，进入加热室。如果热箱不与测试区同时打开，对进入后整流区的气流影响不大，但如果热箱和测试区同时打开，进入后整流区的气流管理会变得有点麻烦。htcv1手机
这个麻烦主要集中在通过测试区域和测试车辆后的气流会产生大量湍流，而热舱在测试区域后面。如果同时启动热腔，湍流通过热空气段后将大大恶化湍流流线，给后精馏段的气流梳理和热能置换带来很大问题。
在后整形段，我们看到的是同一个腔室中的两级整流器结构，其左右两侧与前一个整流器段相同，但后一个整流器段中的所有两级整流器都位于同一个腔室中。此外，由前述热腔室带来的大量湍流和涡流难以处理，并且预计在两级整流器之间的壁上将存在大量粘附现象和不均匀的边界层厚度。我们不知道固体风洞在这个区域是否有进一步的热交换或逆流结构，但如果只看这个沙盘，后整流段的设计有点粗糙。由于没有热交换装置，进入第一级增压叶片的来流很可能受到热腔的影响，这将进一步影响第二级增压后的气流流线，也可能造成相对较高的喘振。
因此，从理性的角度来看，广汽WT-1风洞的结构设计并不完美，存在一些不足之处。但是，作为国内车企投资的第一个三合一风洞，关键是有一个其他风洞没有的热房这种东西，真的不好惹。目前，广汽集团可以实现这种水平的三合一风洞，这实际上比许多国内车企都要好。毕竟，我们需要再次强调的是，为了风洞的整体流场管理，在气动风洞中集成热机制确实更困难。目前，即使是海外车企，在考虑低速风洞中投资成本的前提下，也没有完美的解决方案。
该风洞实验室对车辆空气动力学设计的帮助
这个话题其实非常庞大。如果单独推出的话，至少也是一篇上万字的论文。让我们用相对简单的语言来描述它。
汽车达到一定速度后，作用于车身表面的气流会产生几种现象。一种称为边界层剥离，另一种称为热粘附强化。先说边界层剥离。边界层是在自由流动和相对固定的固体表面上形成的流速较低（与自由流动相比）的湍流层。边界层具有空气动力粘性，这将使自由"《粘附在固体表面的某一区域，自由流和边界层合并的区域通常具有比自由流更高的热能。然而，当车速达到一定阶段时，来自自由流的力将使边界层向上剥离，并且随着边界层上的高能气流，整个边界层将《向上倾斜”该功能实际上相当于物理挡板。
这一块“空空气挡板”它会使汽车在达到一定速度时风阻开始急剧增加。再加上车身表面的高热量，会进一步造成气流粘连。进一步恶化车身表面的自由流场。
如何解决这个问题？我们需要在车身的连续曲面区域设计一些突然凸起或凹陷的结构来主动打破边界层，这样就不会发生边界层剥离，也不会加剧热粘附。这就是你现在看到的。新车的引擎盖或后部设计有奇怪的边缘。
这些东西都是风洞吹出来的，CFD模拟模拟不出来。
附言
因此，作为国内汽车企业投资建设的首个三合一风洞，广汽风洞实验室不仅具有很强的实际应用意义，而且是一个非常大的“加速器”。风洞一直是“大国重器”之一。我们相信广汽WT-1风洞的投产不仅为其他车企树立了良好的榜样，也是中国汽车工业向上发展的必由之路。
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