一款新車在開(kāi)發(fā)階段就必須考慮到它可能會(huì)遇到的各種氣候現(xiàn)象，所以需要將車輛放在相應(yīng)的地方進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，但是這就有些靠天吃飯的意味了。我們所需要的氣候條件往往并不由人的意志為轉(zhuǎn)移，那么可以通過(guò)建立一個(gè)類似地球的小環(huán)境來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)情況下車輛可能會(huì)遇到的各種天氣狀況，而這種人造地球環(huán)境就是所謂的熱力學(xué)風(fēng)洞。

● 與空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)洞的區(qū)別

    相信很多人都聽(tīng)說(shuō)過(guò)風(fēng)洞，而根據(jù)試驗(yàn)對(duì)象以及用途的不同，風(fēng)洞也分很多種，最常見(jiàn)的則是動(dòng)力學(xué)風(fēng)洞，它主要用來(lái)設(shè)計(jì)、優(yōu)化飛行器、導(dǎo)彈、航天器的外部造型，在動(dòng)力學(xué)風(fēng)洞中能夠模擬出這些物體在高速運(yùn)動(dòng)下可能出現(xiàn)的狀況。

    對(duì)于汽車廠商來(lái)說(shuō)，空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)洞對(duì)車身外形的開(kāi)發(fā)也有著重要的作用，特別是一些超跑制造商。通常工程人員會(huì)先制成1:1的汽車油泥模型，然后在風(fēng)洞中進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)風(fēng)洞內(nèi)產(chǎn)生的強(qiáng)大氣流吹過(guò)車身表面來(lái)觀察氣體的流動(dòng)是否符合設(shè)計(jì)上的需求，然后再對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行修改使風(fēng)阻系數(shù)達(dá)到要求。

    當(dāng)然建造一個(gè)可以放進(jìn)1：1汽車模型規(guī)模的風(fēng)洞的價(jià)格也是不菲，往往達(dá)到數(shù)億美元甚至更多，而且每做一次風(fēng)洞試驗(yàn)的費(fèi)用也是相當(dāng)大的。

    熱力學(xué)風(fēng)洞則是另外一個(gè)名詞，它的主要用途是模擬車輛在實(shí)際情況中遭遇到的各種路況、氣候環(huán)境的改變，它可以模擬雨雪天氣、不同的濕度和溫度環(huán)境等。然而空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)洞則不需要這些，它只需要吹風(fēng)，這也是二者最大的區(qū)別。

下面以坐落于上海泛亞汽車技術(shù)中心的熱力學(xué)風(fēng)洞為例進(jìn)行介紹

● 風(fēng)機(jī)重40噸 最大風(fēng)速250km/h

    這座熱力學(xué)風(fēng)洞坐落于上海泛亞汽車技術(shù)中心，建筑內(nèi)設(shè)有主試驗(yàn)艙、預(yù)試驗(yàn)艙、風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、冷卻/加熱系統(tǒng)、底盤(pán)測(cè)功機(jī)、日照模擬/雨雪模擬系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。

    風(fēng)洞內(nèi)的核心部件風(fēng)機(jī)的重量為40噸，最大轉(zhuǎn)速708rpm，雖然轉(zhuǎn)速不高，但由于風(fēng)扇直徑有3.6米，所以在全速狀態(tài)下配合風(fēng)道的設(shè)計(jì)，最終在出風(fēng)口可以產(chǎn)生時(shí)速為250km/h的風(fēng)，而此時(shí)電機(jī)的功率為1500kW。

    要想產(chǎn)生高質(zhì)量且可控的風(fēng)，風(fēng)道的設(shè)計(jì)是頗有講究的。從側(cè)面看去，整個(gè)風(fēng)道采用了“回”字形的結(jié)構(gòu)，重量達(dá)到了70噸，這種垂直布置的的方式使風(fēng)道的上下落差達(dá)到了9米。位于建筑第3層的風(fēng)機(jī)吹出的風(fēng)會(huì)通過(guò)一段漫長(zhǎng)的風(fēng)道到達(dá)位于一層的風(fēng)道擴(kuò)張段，它的作用主要是讓氣流在這里得到緩沖、整流，然后經(jīng)過(guò)收縮段最終從一個(gè)7平方米的出風(fēng)口快速吹向主試驗(yàn)艙。

    風(fēng)從風(fēng)機(jī)到出風(fēng)口有很長(zhǎng)的一段距離，所以當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化后，出風(fēng)口的風(fēng)速必然會(huì)有延遲，但這個(gè)延遲性被控制在5秒之內(nèi)。出風(fēng)口的面積為7平方米，實(shí)際上它可以縮小為5平方米，通過(guò)調(diào)整出風(fēng)口的面積，可以將風(fēng)道中的最高風(fēng)速立刻從200km/h提升到250km/h。這種對(duì)風(fēng)道設(shè)計(jì)的“斤斤計(jì)較”確保了各項(xiàng)試驗(yàn)更加接近或等同真實(shí)情況。

● 主試驗(yàn)艙可模擬-40至60攝氏度的氣候環(huán)境 并實(shí)現(xiàn)雨雪天氣條件

    主實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)用來(lái)放置試驗(yàn)車輛，在地面上安裝有底盤(pán)測(cè)功機(jī)。它可以在車輛不著車的情況下，帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，同時(shí)還能模擬不同摩擦系數(shù)的路面對(duì)車輛產(chǎn)生的道路載荷，這在試驗(yàn)艙內(nèi)就實(shí)現(xiàn)了真實(shí)情況下的車輛行駛狀態(tài)。

    在這樣一個(gè)長(zhǎng)22米、寬9米、高6.6米的主實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，還安裝有光照系統(tǒng)和雨雪系統(tǒng)。其中光照系統(tǒng)可以模擬現(xiàn)實(shí)中清晨、午后、傍晚等各時(shí)間段的陽(yáng)光照射角度以及世界不同地區(qū)的各種光照強(qiáng)度，最高達(dá)到了1200瓦/平方米，超過(guò)了目前已有統(tǒng)計(jì)的全球最高日照強(qiáng)度——1000瓦/平方米。

    通過(guò)壓縮機(jī)和水泵所實(shí)現(xiàn)的雨雪系統(tǒng)配合需要的風(fēng)速就可以完全再現(xiàn)運(yùn)動(dòng)中的車輛在自然雨雪條件下的情況。主壓縮機(jī)可以使實(shí)驗(yàn)艙實(shí)現(xiàn)從零下40度到60度的溫度變化，溫度變化速率為0.6℃/min，更快的溫度變化可以在一天內(nèi)實(shí)現(xiàn)極冷和極熱兩種情況下的試驗(yàn)，同時(shí)可以更加真實(shí)的模擬氣候變化。

● 熱力學(xué)風(fēng)洞對(duì)車型開(kāi)發(fā)的意義

    在沒(méi)有熱力學(xué)風(fēng)洞的條件下，車輛的測(cè)試就是要看老天爺?shù)哪樕�，而且還會(huì)受到很多干擾。在四季分明的中國(guó)，一年只有一個(gè)冬季或夏季，把南北半球都利用上也不過(guò)兩個(gè)。例如在做車輛耐高溫試驗(yàn)或者空調(diào)系統(tǒng)測(cè)試的話，就需要7、8月份在中國(guó)，12月、1月到澳洲，而有了這個(gè)風(fēng)洞，則可以不受外界條件的限制，一年12個(gè)月都可以充分利用模擬的小環(huán)境為整車的開(kāi)發(fā)進(jìn)行調(diào)試�？梢韵胂螅瑹o(wú)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。

    當(dāng)然風(fēng)洞也并不是萬(wàn)能的，即使有了熱力學(xué)風(fēng)洞，也不會(huì)將所有的試驗(yàn)全部在風(fēng)洞內(nèi)完成，通常它用來(lái)完成80%的工作，而剩下的20%則需要到實(shí)際條件下來(lái)最終檢驗(yàn)前期在風(fēng)洞中的成果。

    在這個(gè)熱力學(xué)風(fēng)洞中擁有超過(guò)2000個(gè)通道，每個(gè)通道即是一個(gè)信息數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的采集、測(cè)量、分析，可以將車輛在各種條件下所反饋出的狀況捕捉得更加敏銳、細(xì)致，幫助技術(shù)人員更精準(zhǔn)的找出問(wèn)題的癥結(jié)。

總結(jié)：

    可以大膽想象，如果我們掌握著史前氣候數(shù)據(jù)，將其輸入電腦并通過(guò)熱力學(xué)風(fēng)洞進(jìn)行模擬，然后看看現(xiàn)代工業(yè)文明的產(chǎn)物——汽車，是否適合在那個(gè)恐龍為主宰的侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)時(shí)代使用，不過(guò)這只是我們天馬行空般的想象以及一廂情愿。通過(guò)熱力學(xué)風(fēng)洞可以再現(xiàn)世界各地的不同氣候條件，足不出戶就可以對(duì)車輛進(jìn)行模擬試驗(yàn)。放眼全球范圍內(nèi)的知名汽車企業(yè)，熱力學(xué)風(fēng)洞已經(jīng)是不可或缺的現(xiàn)代化研發(fā)設(shè)備，而它也確實(shí)體現(xiàn)了車企在技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)方面的實(shí)力。