风洞不是一个大风扇,它是一套系统工程
就风洞而言,基本结构是相同的,都会包括一个巨型风扇、检测平台、任务控制室、冷却塔以及一些闭环回流风道之类的设计;更冠冕一点的说法:风洞主要由洞体、驱动系统和测量控制系统组成。但关键点在于,风洞的边界效应是怎样克服的(风洞是封闭的,但真实大气环境是无边界的);另外,风洞内气流温度和静音稳定性是怎样控制的等等技术问题,这也是各国、各厂家在空气动力学研究方面的高度机密内容。举例来说,通用的这个风洞内,就有一个处于风洞口的气流作用筛(flow-conditioning screen),它可有助于空气在流入半消声测试室之前对其进行处理。而在筛子的前面,还有175个铝制叶片组成的热传导装置可以将空气温度保持在22℃。
风扇共有六个叶片,用西加云杉木制造
作为风洞实验室的主体结构,巨型风扇作用在于吹出模拟真实情况的大风,通用沃伦风洞采用的风扇为六片结构,每扇叶片约3.6米长,重约1吨;转动时由4500马力变速直流电机驱动。得益于此,测试区最大风速可达222km/h,但需要说明的是:可实现最大风速并非衡量风洞先进程度的唯一标准,各个结构匹配以及标定测试等问题同样重要,因此,设计时速超过测试区最大风速的车型同样可以在风洞下试验,并得出准确结果。简单说,风洞是一个庞大复杂的测试系统,并非是一个风扇决定全部。
值得一提的是,这台风扇的扇叶采用一种名为西加云杉的木制材料,经过切片、密度测试最终装配马达上,这样做有利于风扇的运转平稳和安静性,当风扇以最高时速转起时,巨大叶片的时速可达668km/h。
桩基上的测试台可以各方向转
测试平台是对实物模型(通常是粘土模型)进行试验的地方,平台的转盘可以更方便工程师移动分析模型,比如正向、侧风情况等等。通常情况下,工程师会先对1:3模型测试,之后再对实物或1:1模型测试,最终得出结论和后续研发的数据依据。
更高更厚的风洞内壁
任务控制室可全面操作风洞系统
在任务控制室内,工程师可以监控和记录风洞内风速和压力及其对汽车拉力、升力等的影响。并且完全监控风洞运行情况,相对整套风洞系统,这里就是核心和“大脑”。
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