汽车环境风洞试验室
亚洲最大的航空风洞试验中心与汽车风洞介绍
亚洲最大的航空风洞试验中心与汽车风洞介绍描述：绵阳风洞群中的2.4米跨声速风洞巨大的圆形导流孔，高度超过两层楼。
/ 转自新浪博客：绵阳风洞群——亚洲最大的航空风洞试验中心航空风洞（wind tunnel）是研制各种飞机导弹、宇宙飞船等航空航天器的必备设施，通过人工产生和控制气流，以模拟飞行器或物体周围气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象来研究航天器的气动特性，它是进行空气动力实验最有效的工具。
按气流速度分，风洞有亚音速风洞和超音速风洞两类。
小型风洞采用高速风扇提供风力，其风速都在每小时1200千米之内。
而中型与大型风洞采用事先储存的气体在短暂的几秒，甚至几毫秒中释放，形成威力巨大的冲击风力。
测试的对象越是先进高级，其检测的难度越大，风洞的规模也越大。
例如美国和俄罗斯，他们的风洞内可放进整架飞机，不像其他国家的中小型风洞只能蚂蚁啃骨头似地以零代整分别测试。
美国为了检测当前最昂贵的F一22隐形战斗机的特殊的菱形机身，动用了22种不同的风洞检测，得出机身表面每平方米的阻力系数仅为0．034。
而美国的航天飞机“哥伦比亚号”反反复复做各种不同的风洞俭测达3万多小时，点点滴滴丝毫无误，确保了其飞行的安全与正常运转。
然而建立一个大型风洞耗资非常巨大，美国在1968年建设的一个大型风洞，就耗费了5.5亿美元巨资，风洞是高科技设施，施工难度大，例如2．4米超音速风洞，仅在基础施工中便需浇注8000多吨水泥，打进地下的水泥柱多达700多个，最粗的达33米，其安装设备的难度也非常之高。
风洞检测除了应用于航空、航天器之外，在国民经济其他领域里也同样大显身手。
例如用于各种材料的抗压抗热试验，汽车、高速列车、船只的空气阻力、耐热与抗压试验等等。
位于四川省绵阳市安县的中国空气动力研究与发展中心是我国最大的空气动力学研究、试验机构。
主要运用风洞试验、数值计算和模型飞行试验三大手段，广泛开展空气动力学、飞行力学和风工程诸领域的研究工作。
风洞实验室探秘
风洞实验室探秘北京交通大学结构风与城市风环境实验室北京交通大学结构风工程与城市风环境实验室是国内功能最完备的风工程研究基地之一，主要应用于建筑结构和城市风环境领域。
实验区域最主要的设备是5座不同类型的现代化风洞，分别是双试验段回流式风洞、直流式风洞、龙卷风模拟器、下击暴流模拟器及科普演示风洞。
说到风洞这一专业词汇，这里需要简单介绍一下。
风洞是指一个按照一定要求设计的、具有动力装置的、用于各种气动力试验的可控气流管道系统。
它可以模拟研究对象周围气体的流动情况，并可量度气流对研究对象的作用效果以及观察物理现象。
通过动力设备人为制造出符合需求的风，就是风洞的功能。
风洞的应用领域非常广泛，比如航空航天、汽车工业以及体育运动等。
有了能够产生风环境的设备，实验室还配备了先进的电子压力测量系统、控制系统和结构测振系统，能够进行测压、测力等试验，同学们可以使用这些设备仪器进行建筑物、桥梁测压和风环境试验，以及其他工业空气动力学试验。
风洞实验室的五座风洞示意图3.实验室里那面荣誉墙4.布置完成后的模型现场图5.实验室历史发展6.正在连接扫描阀的试验团队成员走进实验室，学生工作室有一面充满艺术气息的外墙，上面写着实验室的建成由来和历史发展：2010年双试验段回流式风洞成功启用，2011年风洞实验室落成投入运行，2013年被评为北京市重点实验室，同年完成实验室二期扩建，2015年直流风洞与PIV系统正式投入使用我们的风洞实验室团队在李波教授等老师的带领下，承担了多个国家级项目。
主持完成了包括2022年北京冬奥会延庆赛区国家雪车雪橇中心、国家高山滑雪中心、北京副中心绿心剧院、首博东馆、广州恒大足球场在内的数十项大型复杂的风工程咨询，研发了国内第一个冰雪项目风洞辅助训练系统，并且协助国家体育总局进行东京奥运会、北京冬奥会备战，目前已经完成了十余个国家集训队的风洞测试和多个赛场的风环境评估。
其中就包括刚刚在东京奥运会上大展拳脚的中国游泳队张雨菲、杨浚？等著名运动员的测试。
汽车环境风洞试验室初期建设
汽车环境风洞试验室初期建设刘学莉;耿金涛;孙华锋【摘要】近年来,国内各大汽车企业均在建设汽车环境风洞试验室,为了共同探讨其建设经验,文章介绍了汽车环境风洞试验室的建设模式、基本结构,并对尺寸参数、环境参数、气动参数的确定进行了分析.汽车环境风洞试验室可以对汽车空调性能、整车散热性能以及整车与环境的适应性进行模拟和验证,有效提高了整车性能.【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】2页(P16-17)【关键词】汽车环境风洞;建设模式;参数【作者】刘学莉;耿金涛;孙华锋【作者单位】长城汽车股份有限公司技术中心;河北省汽车工程技术研究中心;长城汽车股份有限公司技术中心;河北省汽车工程技术研究中心;长城汽车股份有限公司技术中心;河北省汽车工程技术研究中心【正文语种】中文随着消费者对汽车实用性、舒适性等方面的要求越来越高，国内各大汽车企业逐渐认识到汽车环境风洞试验室的重要性，并开始着手建设自己的环境风洞试验室。
但是国内此类试验室较少，缺乏建设经验，文章通过某公司的环境风洞项目，总结了汽车环境风洞试验室建设经验。
1 建设模式汽车环境风洞试验室建设集建筑设计、试验室设计及设备设计于一体，因其子系统众多、设计复杂，建设过程中涉及方面较多，在建设初期，汽车企业必须确定建设模式。
目前，国际上采用的建设模式分为总包工模式和设计模式2种。
总包工模式即交钥匙工程，汽车企业全权委托建设公司进行；设计模式则需要汽车企业负责设备采购。
根据不同汽车企业的状况及试验室建设要求，在建设过程中可以选择不同的模式。
这2种建设模式的优缺点，如表1 所示。
表1 建设模式对比?2 汽车环境风洞试验室的基本构成汽车环境风洞试验室用于模拟自然界真实的气候环境，进行汽车空调系统和冷却系统的匹配研发及性能验证。
它主要由空气流道、风机系统、环境模拟系统、道路阻力模拟系统及控制系统组成。
1）空气流道。
主要作用是形成气流的流动通道。
3-汽车试验的典型设施[1]
![3-汽车试验的典型设施[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/2139a01152d380eb62946d52.png)
三、汽车风洞试验室
风洞就是用来产生人造气流（人造风）的管道，在这种管 道中能造成一段气流均匀流动的区域，汽车风洞试验就在 这段风洞中进行。风洞是在飞机制造业最先应用的。从20 世纪60年代起，世界各大汽车公司和有关机构开始建立自 己的风洞试验室。 风洞的最大作用是用来测量汽车的风阻；可以用来研究气 流绕过车身时所产生的效应，如升力、下压力，反映汽车 行驶安全性和操纵稳定性 ；还可以模拟不同的气候环境， 如炎热、寒冷、下雨或下雪等，用于测试汽车发动机冷却、 加热、空调通风、雨溅和扬尘等情况 。
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湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
综合环境试验室
日本丰田
德国大众
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转鼓的类型
单转鼓 单转鼓鼓径一般在 1500mm以上，不超过 2000--5000mm。 定位要求高，车轮与转 鼓对中比较困难，但试 验精度比较高，主要用 于汽车制造和科研单位。
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转鼓试验室
汽车空调环境模拟试验室设计及特点
汽 车 空 调 环境 模 拟 试 验 是将 汽 车 置 于 一 个 可 以
模 拟 实 际运 行 条 件 的试 验 室 内 ， 汽 车 内 部 的 温 度 、 对 风速 、 风量 分 配 情 况 进行 测 试 ， 过 测得 的数 据 考 核 通
件 下 ， 道路 试 验 进行 系 统研 究 和 开 发 ， 年 中只 有 靠 一 很 短 时 间合 适 ， 是 受 地 区 、 节 等 因素 制 约 ， 大 一 季 极 地 影 响 了工作 进 度 和 可靠 性 ， 是 试 验 条 件 的再 现 二 性 差 ， 使 试 验 结果 可 比性 差 ， 是 实 车 道 路 性 能 试 致 三 验 测 试 难 度大 ， 利 于 评 估 和详 细 分 析 ， 有 汽 车 空 不 只
发动 机 散 热 器及 空 调 冷 凝 器 的迎 面风 速 模 拟 精 度 有
蒸汽 加 湿 作 为 微 调 。这 种 方 法 比单 纯 蒸 汽 加 湿 要
好 ， 要 因 为雾 化 水 温 度 与测 试 室 内温 度 相 同 ， 且 主 并
汽车环境风洞试验室的发展与应用
汽车环境风洞试验室在汽车设计和研发中的重要性体现在多个方面。通过风洞试验，汽车制造商可以模拟不同的气流条件和环境影响，例如风阻、侧风、降雪等，从而评估车辆在各种情况下的性能表现。这种模拟测试可以帮助汽车设计师和工程师优化车身外形、改进车辆气动性能，提高车辆稳定性和燃油经济性。
汽车环境风洞试验室还可以帮助制造商提前发现问题和隐患，减少产品开发周期和成本。在实际道路测试之前，通过在环境风洞试验室中模拟各种情况下的测试，可以有效地发现潜在的问题，减少在道路试验中发现问题后的修复和调整工作，从而提高生产效率和产品质量。
汽车环境风洞试验室对于汽车制造商来说是不可或缺的工具，它为汽车设计和研发提供了重要支持和保障，帮助汽车行业不断前进和创新。随着汽车技术的不断发展和提升，汽车环境风洞试验室的重要性也将逐渐凸显，为整个汽车工业的发展注入更多的活力和动力。
2.5 汽车环境风洞试验室的未来发展趋势
随着汽车工业的不断发展和技术的不断进步，汽车环境风洞试验室也将不断迎来新的发展趋势。未来，汽车环境风洞试验室将朝着以下几个方面发展：
1. 多功能化：未来的汽车环境风洞试验室不仅仅可以模拟各种复杂的气流环境，还可以同时进行声学、震动等多种仿真试验，提高试验效率和准确性。
20世纪中叶，随着计算机技术的应用，汽车环境风洞试验室逐渐开始兴起。这些试验室具有更加精密的设备和先进的数据采集系统，能够准确地模拟不同气候条件下的风场，为汽车设计和研发提供了更加准确的数据支持。
随着汽车工业的快速发展，汽车环境风洞试验室的技术也在不断更新和完善。现代汽车环境风洞试验室不仅可以模拟各种天气条件下的风场，还可以对汽车的空气动力学性能、燃油效率和舒适性等多个方面进行综合测试，为汽车制造商提供了更加全面的设计指导和改进建议。这些技术的发展推动了汽车工业的进步和创新，使得汽车在安全性能、环保性能和智能化方面都取得了巨大突破。
风洞
建时，从总经理、中层管理人员到技术人员就一拨拨来考察，终于下
定决心舍远求近，让研发中的新车“坐”1小时40分钟的飞机来上海。 结果令他们十分满意，准备以后长期合作。
• 有了先进设备的支撑，科研人员才有足够施展的空间。同济大学也吸 引了大批优秀人才。以风洞中心主任杨志刚博士为例，这位曾在美国 航空航天总署(NASA)和通用汽车公司工作近20年的国际知名空气动 力专家，放弃高薪，举家落户上海，只为万钢校长的一句邀请：“我 们有建风洞的打算，你愿意来吗？”杨博士这样解释当时来上海的原 因。全世界只有十来个同类风洞，作为空气动力专家能够主持风洞建 设，无疑是对自己能力的挑战，更是一种幸运！ • 中国汽车工程学会常务副理事长付于武指出，中国汽车工业正处 于从汽车生产大国向汽车制造强国转折的历史时期，上海地面交通工 具风洞中心的建成和投入使用，对中国汽车在产品设计、工艺制造开 发领域达到国际先进水平具有重大推动作用。
上海地面交通工具风动中心
——我国第一座汽车专用风洞 2009-09
• 2009年9月19日，中国第一个专用汽车风洞——上海地面交通工具风 洞中心在同济大学嘉定校区落成启用。它的建成，标志着我国汽车工 业在自主研发的道路上迈出了关键一步。
• 上海地面交通工具风洞中心，位于同济大学嘉定校区，占地面积约 213亩，总建筑面积21095平方米，建设内容包括三大块：汽车风洞 试验室、汽车风洞测试中心和管理中心、风洞中心研究大楼。其中， 汽车风洞试验室隐身在一幢2.1万平方米的大楼内。大楼的前部分为
风动实验的国际状况
• 纵览全球汽车诸强，德国早在 20世纪中叶，就由政府与奔驰、 保时捷等企业共同出资，在斯 图加特大学内建造了第一座汽 车风洞，按照公共服务平台模 式经营，时至今日仍然发挥着 巨大作用。欧美各大汽车公司 都有自己的专用汽车风洞，成
汽车整车空气动力学风洞试验 气动力风洞试验方法
汽车整车空气动力学风洞试验气动力风洞试验方法第一章试验介绍1.1 试验背景汽车的设计与制造是一个复杂的过程，为了确保汽车在高速行驶时能够稳定、安全地行驶，必须对汽车的空气动力学性能进行全面的评估和测试。
其中，空气动力学风洞试验是一种常用的测试手段，通过模拟车辆在真实行驶环境中的空气流动情况，来评估汽车的空气动力学性能。
1.2 试验目的汽车整车空气动力学风洞试验的主要目的是通过对汽车在风洞中的空气动力学性能进行测试和分析，为汽车的设计和改进提供重要的参考依据。
具体包括评估汽车的气动阻力、升力、侧向力等参数，以及研究汽车在不同速度和风向下的空气动力学特性，为汽车的设计优化提供数据支持。
1.3 试验对象本次试验的对象为某汽车制造公司新研发的一款中型轿车，车型为XX型号。
该车型在设计阶段已经进行了初步的空气动力学仿真分析，但为了进一步验证仿真结果的准确性，并对车辆的空气动力学性能进行更加全面深入的评估，需要进行空气动力学风洞试验。
第二章试验方法2.1 试验设备本次试验将使用某汽车制造公司配备的先进空气动力学风洞，风洞设备包括风道、风扇、测量传感器等。
风道采用封闭式结构，能够模拟多种不同的速度和风向条件，满足不同车速和风向下的算测需求。
风扇能够产生高速气流，测量传感器用于对车辆在风洞内的空气动力学参数进行实时监测和记录。
2.2 试验方案需要确定试验的速度范围和风向条件。
一般来说，汽车在行驶过程中会受到不同速度和不同角度的气流影响，因此需要在风洞中模拟不同的速度和风向条件，以获得全面准确的空气动力学性能数据。
确定试验参数和测量点。
根据汽车的设计特点和试验的目的，确定需要测量的空气动力学参数，如阻力、升力、侧向力等，并确定在车身表面的哪些位置设置测量点，以获取相应的测量数据。
进行试验数据的采集和分析。
在风洞试验进行过程中，需要通过测量传感器对车辆在风洞内的空气动力学参数进行实时监测和记录，然后对采集到的数据进行分析和评估，得出对汽车空气动力学性能的客观准确的评估结果。
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试验技术中心节能环保室
汽车整车环境模拟（气候）风洞
摘自外网 汽车整车环境模拟风洞可以在实验室中复现自然条件，模拟环境温湿度、日照强度、车速、废气排放与新鲜 空气供给等功能，对汽车开发具有重要意义。
本文介绍了汽车环境模拟风洞的构成，列举了国际上部分环境模拟风洞 的主要模拟参数，并就环境模拟风洞制冷空调系统的特点进行了分析和讨论。
关键词：汽车 环境模拟风洞 制冷空调系统
0 前言
汽车环境模拟试验装置可以模拟汽车在实际行驶中遇到的雨、雪、阳光、振动、冷热负荷、高低气压和行驶速 度等。
在环境模拟试验装置中进行整车试验具有不受地区、季节及时间限制，可复现自然条件、模拟极值条件，可在 相同环境条件下多次重复试验，有利于评估和详细分析试验数据等优点[1]。
汽车环境模拟试验装置包括环境模拟风洞和环境模拟试验室两类。
环境模拟风洞和环境模拟试验室之间有很多 相似之处，但又存在一个关键区别，即对车身周围气流组织及边界层速度分布的模拟精度要求不同。
环境模拟风洞不 仅对温湿度、太阳辐射模拟精度有很高的要求，而且对流过车身的空气流组织和速度分布模拟精度要求也很高，而环 境模拟室则对车身周围气流组织状态无精度要求。
而实际上，车辆在实际行驶过程中车身周围的气流组织必定会对车 辆及其零部件的性能产生影响,从这个角度讲， 环境模拟风洞试验的结果将更符合实际情况。
本文仅涉及环境模拟风洞 相关技术。
汽车环境模拟风洞通常可以分为高温、低温和高低温三种。
根据试验车型及试验所需流场及温、湿度场品质要 求，可以确定环境模拟风洞的规模，然后相应地确定风洞的主要性能指标。
1 汽车环境模拟试验类型
环境模拟风洞可为汽车及其零部件进行舒适性、安全性和可靠性提供多种多样的气候试验研究平台。
在汽车环 境模拟风洞中可进行下列试验：
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发动机冷却试验； 空调系统开发； 热燃料处理试验； 汽车城市循环工况分析； 冷、热排放试验；
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加热系统开发； 冷启动和热启动试验； 去雾/除霜试验； HVAC 系统标定
2 汽车环境模拟风洞的组成
汽车环境模拟风洞是一个复杂的试验设备，不仅要模拟气候条件和道路行驶情况，同时还需要模拟发动机的实 际运行情况并具有相应的控制系统、安全监控系统、试验数据采集及处理系统。
通常包括下列子系统及装置：
(1)空气温、湿度保证子系统，用来预置和控制模拟环境温度和湿度，其中包括冷却盘管、加热器、加湿器以及 冷冻装置、除湿装置、蒸汽锅炉等。
(2)太阳辐射模拟子系统，用来模拟和控制太阳辐射强度和辐射角度；
(3)车风速模拟子系统，用来模拟汽车迎面风速及汽车怠速状态；
(4)道路阻力模拟子系统，用来模拟汽车行驶时的道路阻力状态、上下坡、加减速情况；
(5)发动机废气排放子系统，用来及时抽吸汽车发动机排出的废气、保证发动机工作背压；
(6)新风子系统，用来为汽车发动机补充新鲜空气、保证发动机处于良好的燃烧工作状态；
(7)计算机控制系统，用来控制各种设备、动作器及试验程序，包括必要的控制硬件和软件设备；
(8)安全监控及报警处理子系统，用来对室内有害气体及关键设备进行监控和报警，包括有害气体及关键设备的 自动报警装置等。
(9)数据采集及处理子系统，用来采集各种汽车性能试验所要求的参数、试验结果处理及生成试验报告；
(10)其他环境模拟装置，如下雨、降雪、风沙、盐雾、振动等。
环境模拟风洞可以是立式，也可以是卧式，采用立式主要是为了节省空间，而风管的形状一般为矩形。
各管段 及其中部件主要则根据阻力损失及流场、温湿度场的要求来设计，在保证试验段速度场、温度场和湿度场品质的前提 下，尽可能地减小总的阻力损失，以节省风机系统及制冷空调系统的能耗。
图 1 为汽车环境模拟风洞的示意图。
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3 世界各国环境模拟风洞性能参数
为了能模拟汽车行驶时的实际情况，环境模拟风洞必须能在一个很宽的温、湿度范围内满足各种汽车试验的要 求。
在环境模拟风洞发展的初期，各国风洞一般模拟其本国的气候条件，随着汽车市场的全球化，工况范围逐步扩展， 目前各国风洞的温度范围一般为－40℃～55℃，湿度范围为 10％～90％，最大太阳辐射强度约 1200W/m2，基本上覆盖 了全球的气候条件。
世界各大汽车及零部件生产厂一般均有自己的环境模拟风洞， 有的还拥有多个风洞， 日本的 DENSO 公司就拥有 6 个环境模拟风洞，其中 5 个为高低温风洞，1 个为高温风洞。
国内汽车环境模拟室不少并且其数量有上升的趋势，由 于风洞的投资较环模室更大，国内目前数量还很少。
表 1 列出了世界各大汽车及零部件生产厂部分环境模拟风洞的主 要气候及车速模拟参数。
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4 汽车环境模拟风洞制冷空调系统的特点
汽车环境模拟风洞的空气温、湿度保证子系统，新风子系统和发动机废气排放子系统等构成了一套复杂的制冷 空调系统。
该系统的工作特点与常规制冷空调系统相差很大。
第一,它为间歇运行,而且运行的时间较短,一次试验持续 的时间通常只有 3～5 小时， 而停机时间较长。
第二,其室内空气的温度参数通常不是恒定的,而是要求按一定曲线变化。
试验过程由降温、 恒温和升温 3 个阶段组成,交替进行。
因此整个试验中(包括恒温阶段) 其传热过程均为非稳态传热, 围护结构的温度场和放热(吸热) 量在不断变化。
第三,试验过程中随着室温的变化,制冷系统的工况和制冷量等性能参
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数也在不断地变化。
第四，为满足试验要求，环境模拟风洞有升温速率和降温速率的要求，需要在设计时间内达到试 验段温、湿度参数的稳定。
第五，由于风速模拟系统中的大功率风机和试验车辆的发动机的运行，系统负荷大大高于 常规制冷空调系统；第六，试验类型和车辆种类的多样性决定了系统负荷变化范围很大。
上述特点表明，汽车环境模拟风洞的制冷空调系统不仅负荷大，而且设备容量必须综合考虑汽车行驶速度、围 护结构和车辆各部分温度场的变化、制冷系统状态和性能变化以及室内气流组织和温度场的变化情况下相互作用产生 的降温(升温) 曲线的模拟方法来确定， 而不能由一个冷(热)负荷计算值来确定。
其中风速模拟系统及发动机的运行情 况， 风洞围护结构和车辆蓄热量的变化等内部扰动成为影响设备容量的最主要因素,而室内外温差引起的外部扰动则成 为次要因素。
汽车环境模拟风洞一般采用蒸汽压缩式制冷，尽管直接制冷比间接制冷节能，但为了风洞良好的温、湿度调节 性能和对风洞总阻力损失的要求， 目前大多数环境模拟风洞采用间接制冷方式； 制冷系统一般采用双级螺杆压缩机组。
在制冷剂使用方面，早期的风洞较多采用 R22 为制冷剂，为了适应臭氧层保护及温室效应的控制要求，目前采用自然 工质氨为制冷剂的环境模拟风洞越来越多。
由于汽车环境模拟风洞的负荷大、工况调节范围宽，有降（升）温速率的要求，同时具有间隙运行的特点。
当 模拟的低温极值所需制冷系统蒸发温度达－70℃时，从设备投资、运行维护费用和系统调节性能等角度综合考虑，空 气制冷有一定的优势， 同时空气制冷还不存在 CFC 的问题。
事实上， 国内已经在多项大中型综合环境模拟试验设备 （非 车辆用）中采用了该制冷方式[2]。
当汽车环境模拟风洞模拟极限温度很低时（如模拟温度达－50℃），其它制冷方式 的经济性探讨有着一定的实际意义。
由于环境模拟风洞制冷空调系统的负荷非常大，国外某专业风洞设计单位已经在系统热回收上有了一定的构思。
鉴于环境模拟风洞是一个试验设备，其运行是间隙的，未来的风洞是否会采用热回收方案取决于投资和运行费用的综 合考虑，但展开理论上的分析无疑是有意义的。
5 结束语
环境模拟风洞是一个复杂的试验设备，其建设投资很大。
但随着汽车产业的发展，它必将成为国内汽车及零部 件生产企业进行汽车研究、开发和质量保证不可缺少的重要设备。
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参考文献
1 张行周,王浚.汽车空调整车环境模拟试验室,试验测试,2002(10),21-22
2 赵雁 纪, 空气 制冷 与蒸 气压 缩制 冷在 环境 模拟 环境 模拟试验 中应 用的 经济 性分 析,低 温工 程， 2000(3),43-46
日本丰田环境仿真“风洞”
大众公司环境仿真“风洞”
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