風(fēng)洞是空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，用于在可控的試驗(yàn)室環(huán)境中研究物體周圍的氣流狀態(tài)以及由此產(chǎn)生的氣動(dòng)載荷。風(fēng)洞被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、軌道交通、建筑、體育等領(lǐng)域。

環(huán)境風(fēng)洞是空氣動(dòng)力風(fēng)洞的一個(gè)分支。與經(jīng)常改變的自然條件相比，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)條件更容易控制，實(shí)驗(yàn)過程可重復(fù)，還能觀測(cè)一些現(xiàn)場(chǎng)難以測(cè)定的項(xiàng)目。因此，以環(huán)境風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)作為輔助，不但可以驗(yàn)證野外試驗(yàn)的結(jié)果，而且還能彌補(bǔ)野外試驗(yàn)之不足，進(jìn)而達(dá)到與野外試驗(yàn)相輔相成的目的，有力地促進(jìn)大氣環(huán)境影響研究。

在沒有環(huán)境風(fēng)洞的條件下，車輛的熱力學(xué)測(cè)試就要看老天爺?shù)哪樕?。而有了環(huán)境風(fēng)洞，一年12個(gè)月都可以充分利用模擬的環(huán)境為整車的開發(fā)進(jìn)行調(diào)試?？梢韵胂?，無論是研發(fā)成本還是時(shí)間都得到了更好的控制，大大提高了工作效率。

在汽車環(huán)境風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行整車試驗(yàn)，可不受地域、季節(jié)及時(shí)間的限制，復(fù)現(xiàn)自然條件及模擬極限環(huán)境條件，實(shí)現(xiàn)相同環(huán)境條件下重復(fù)性試驗(yàn)，有利于評(píng)估和精準(zhǔn)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)?？蓽?zhǔn)確進(jìn)行汽車各系統(tǒng)的研發(fā)測(cè)試，有效縮短新車開發(fā)周期。隨著中國(guó)汽車企業(yè)自主研發(fā)和技術(shù)升級(jí)的需要，環(huán)境風(fēng)洞做為技術(shù)研發(fā)的高端測(cè)試平臺(tái)，已成為汽車試驗(yàn)設(shè)備的又一大熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)汽車業(yè)的龍頭企業(yè)、知名學(xué)府、測(cè)試研發(fā)機(jī)構(gòu)紛紛投資建設(shè)。

一、溫度模擬

目前國(guó)際主流的汽車環(huán)境風(fēng)洞的溫度模擬范圍可以達(dá)到-40℃~+60℃。

低溫-40℃是一個(gè)很低的溫度，通常風(fēng)洞中會(huì)采用二次制冷系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)低溫控制，即在普通制冷系統(tǒng)中引入另一套載冷劑系統(tǒng)，該載冷劑需要具備優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性能和穩(wěn)定性。載冷劑通過盤管在風(fēng)洞流道中進(jìn)行熱交換。流道內(nèi)的溫度控制精度可達(dá)±0.5℃，也就是說，如果需要模擬的環(huán)境溫度為-30℃，那么風(fēng)洞內(nèi)的溫度就能達(dá)到-30.5℃~-29.5℃。

風(fēng)洞制冷設(shè)備

高溫模擬一般是通過電加熱或者鍋爐加熱來獲取熱量，或者采用電加熱與鍋爐加熱相結(jié)合的方式，這樣可以在節(jié)約能源的同時(shí)精確控制溫度。

蒸汽加熱設(shè)備

在風(fēng)洞中模擬環(huán)境溫度可以極大地提高汽車研發(fā)工程師的研發(fā)效率，不必再為夏天做低溫試驗(yàn)，或者冬天做高溫試驗(yàn)而煩惱。

二、陽光模擬

汽車在一年之中每天的陽光照射情況都是不一樣的，甚至于每個(gè)時(shí)刻的陽光照射都不一樣，例如烏云，隧道等。那么風(fēng)洞中是如何實(shí)現(xiàn)這一功能的呢？

在風(fēng)洞中的車輛測(cè)試段頂部會(huì)安置一套用于模擬日照條件的陽光模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)形式通常分為兩類，一類是固定在測(cè)試段頂部的，即頂置式；另一類是通過安裝一套弧形支架系統(tǒng)，即穹頂式。

頂置式

穹頂式

前者和后者的區(qū)別主要在于模擬角度的區(qū)別，前者只能模擬側(cè)面和前方45°左右的陽光照射，而后者可以進(jìn)行從早到晚的日升日落模擬。

奔馳環(huán)境風(fēng)洞穹頂式陽光模擬系統(tǒng)

寶馬環(huán)境風(fēng)洞頂置式陽光模擬系統(tǒng)

一般環(huán)境風(fēng)洞中陽光模擬系統(tǒng)的日照輻射強(qiáng)度最高可達(dá)1200w/㎡，這個(gè)強(qiáng)度是什么概念呢。舉個(gè)例子，美國(guó)著名的死亡谷的陽光輻射強(qiáng)度也不過1000w/㎡，所以在環(huán)境風(fēng)洞中可以模擬全球任何地方的日照條件。

美國(guó)死亡谷國(guó)家公園正午光照

陽光模擬系統(tǒng)的每個(gè)燈源都有獨(dú)立的電源和控制系統(tǒng)，使得光照控制精度可以達(dá)到±50w/m2。在每個(gè)獨(dú)立燈源上集成有網(wǎng)狀擋板和遮光擋板，可以用于模擬車輛在烏云條件下低照射強(qiáng)度環(huán)境和通過隧道時(shí)的無照射環(huán)境。

陽光模擬系統(tǒng)燈源

三、降雨模擬

汽車環(huán)境風(fēng)洞中還可以模擬從小雨，到中雨，暴雨等不同級(jí)別的真實(shí)降雨天氣，雨量大小、雨滴直徑和降雨時(shí)間都可以自由設(shè)定，工程師可以根據(jù)試驗(yàn)需要選擇相應(yīng)的降雨形式。

降雨試驗(yàn)

甚至還可以在水中加入熒光劑，以便實(shí)現(xiàn)可視化流動(dòng)顯示，方便汽車工程師了解雨滴在汽車上真實(shí)的流動(dòng)情況。

寶馬風(fēng)洞加熒光劑的降雨試驗(yàn)

降雨模擬是通過在環(huán)境風(fēng)洞噴口前面或者后面安置噴槍，根據(jù)不同雨量大小設(shè)定，噴槍會(huì)噴出相應(yīng)大小的雨滴，雨滴隨著噴口的氣流吹向測(cè)試車輛，從而形成降雨。

雨水噴槍

寶馬風(fēng)洞雨水噴槍

降雨模擬主要用于雨刮性能試驗(yàn)，雨滴流向試驗(yàn)等。

雨刮器性能試驗(yàn)

降雨試驗(yàn)

四、降雪模擬

如果沒有汽車環(huán)境風(fēng)洞，汽車工程師做降雪試驗(yàn)就需要等到寒冷的冬季，并且還不能控制雪量大小，只能“靠天吃飯”。但環(huán)境風(fēng)洞完美解決了這一問題，在室內(nèi)就能在任何時(shí)候進(jìn)行降雪試驗(yàn)，雪量大小，降雪時(shí)間等都可以自由控制。大大縮短了新車型開發(fā)周期。

環(huán)境風(fēng)洞中降雪的實(shí)現(xiàn)也是通過在噴口前面或者后面安置噴槍，該噴槍能根據(jù)所需的雪量大小噴出夾帶水滴的高壓氣體，在風(fēng)洞流道內(nèi)溫度達(dá)到-10℃以下時(shí)凝結(jié)成冰粒，于是在試驗(yàn)車輛前方形成了降雪。

手持式雪槍

寶馬風(fēng)洞降雪試驗(yàn)

降雪模擬可用于許多需要降雪環(huán)境的試驗(yàn)，如吸雪試驗(yàn)，即準(zhǔn)確模擬在暴雪下車輛進(jìn)氣系統(tǒng)是否會(huì)被雪覆蓋導(dǎo)致堵塞。

卡車降雪試驗(yàn)

環(huán)境風(fēng)洞的出現(xiàn)使得汽車工程師在室內(nèi)就可以制造出變化多端的天氣情況，并根據(jù)試驗(yàn)要求，隨時(shí)隨地的改變溫度、濕度、雨雪等條件，大大加快了車型開發(fā)進(jìn)度。未來在國(guó)內(nèi)自主車型開發(fā)過程中，環(huán)境風(fēng)洞的作用將會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)，對(duì)環(huán)境風(fēng)洞的需求也會(huì)加大。

關(guān)于環(huán)境風(fēng)洞的介紹

1、高超聲速靜風(fēng)洞，相對(duì)于普通高超聲速風(fēng)洞噪音低一個(gè)量級(jí)，可以達(dá)到飛行器真實(shí)的飛行環(huán)境噪音水平。

2、一般而言，實(shí)驗(yàn)段皮托壓力脈動(dòng)與平均皮托壓力的比值達(dá)到千分之一量級(jí)，這是國(guó)際上靜風(fēng)洞基本評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

3、對(duì)于高超聲速風(fēng)洞而言，實(shí)驗(yàn)噪音主要來源于風(fēng)洞壁面湍流邊界層產(chǎn)生的聲波擾動(dòng)。

4、而聲波擾動(dòng)在高超聲速邊界層轉(zhuǎn)捩中占主導(dǎo)作用。

5、因此，高超聲速靜風(fēng)洞與普通高超聲速風(fēng)洞的主要區(qū)別在于控制風(fēng)洞噴管為層流邊界層，這樣就大大降低了由噴管壁面湍流邊界層引起的聲擾動(dòng)，從而減少聲波擾動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷母蓴_。

6、目前世界上主要有三座高超聲速靜風(fēng)洞：分別位于美國(guó)Purdue University，美國(guó)Texas A\\u0026M University，中國(guó)北京大學(xué)。

北京易盛泰和可以根據(jù)用戶需求研發(fā)環(huán)境風(fēng)洞，該風(fēng)洞做為高端的汽車環(huán)境模擬試驗(yàn)室，不僅可以精確模擬各種高溫、低溫、濕度、日照等氣候條件，同時(shí)也可以精確模擬汽車行駛的迎面氣流。解決了汽車環(huán)境艙內(nèi)氣流模擬不準(zhǔn)確和環(huán)境參數(shù)控制精度等問題。另外，部分環(huán)境風(fēng)洞還配備雨雪模擬等功能。使環(huán)境風(fēng)洞成為接近汽車行駛狀態(tài)和行駛環(huán)境的試驗(yàn)室。