汽车空气动力学研究
江淮瑞风S7“吹”的牛!----江淮瑞风S7空气动力特性解读
2016年12月24日,西方平安夜,江淮汽车邀请多家媒体来到上海,来到同济大学地面交通工具风洞中心,见证江淮汽车的重量级新产品--江淮瑞风S7的汽车风洞气动阻力系数测量试验。
本期公众号推送消息本来计划元旦作为新年礼物推送给大家,然而辛苦了一年,假期还是想偷懒休息下。这不,一拖,拖到了现在。说好作为2017年新年第一篇推送的,这个不能食言。迟来的也许更精彩(*^__^*) 。
首先讲讲故事,这个S7项目,也费了些周折,自2013年开始筹划,历时三年多才到目前状态,到今年上市估计要四年了。
作为我从香港理工做博士后回到内地后和中国汽车技术研究中心合作承担的第一个整车开发项目,这个项目自开始就吸引了我的更多的关注!
S7项目空气动力学研究还是非常重视的,项目刚开始,就重点要进行汽车空气动力学的研发工作。那时候油耗的要求还没现在这么迫切,但是第三阶段油耗也到了关键时期。降低风阻可以节油,这已经成为人们的共识。
S7从造型阶段就开始进行气动的分析和优化。因为是完全的自主开发,正向开发,瑞风S7也得以从造型阶段开始,到工程阶段整个开发流程都进行了气动优化设计。
瑞风s7国际化团队通力合作开发过程对近200个方案进行了虚拟优化开发,对近60种优秀方案进行了约80小时的比列模型风洞试验验证,将最终最优化的方案体现在了产品上。
作为合作伙伴,作者也代表中汽中心参与到了车型开发过程中。从造型阶段,团队就对整车外造型做了非常深入细致的优化工作。在这也对S7的造型的气动开发做一个解读。
发动机罩和风挡的夹角对整车气动阻力有重要影响。瑞风S7通过23轮的计算机虚拟优化,找到了引擎盖角度7°,风挡60°这样一组最佳的组合。这样的组合下,气流平顺流过车体,气体过渡平稳,降低气动阻力。
梭型结构具有降低的气动阻力,所以船的尾部都向内收缩。在保障后排乘客的头部空间的基础上,D柱处通过“船尾”式的内收设计,起到了减小尾涡的目的。
如果车辆尾部设计有一个较大的圆角,那么车身侧面过来的高速气流就会进入尾涡内,导致气流流速增加。为了避免这个问题,通常的做法是设计一肋条凸起特征,将流向尾涡的气流“截断”,从而减低尾涡内的气流速度。这样做也会将肋条前方的表面压力增大一些,从而减小负压的影响,达到降低风阻的目的。
我们曾经在去年的微信公众号推送过,BMW汽车的车尾刀锋对于气动减阻的作用。瑞风S7也充分利用刀锋侧尾翼。为了这个刀锋尾翼的最佳组合,花了5个小时进行风洞验证,最终找出侧尾翼的最优方案。
尾翼是SUV中一个非常重要的气动附件。这个附件能够非常好的控制尾流流动,但是这个结构又很难处理,找到一个最佳的设计并不容易。为了找了最佳的尾翼角度,进行了21轮的计算机虚拟优化开发,4种优秀方案的风洞试验验证。可以看到尾部气流沿着尾翼向车尾的斜下方流动,从而减小了尾涡。
汽车裙底布置了很多零部件,排气,油箱,悬架等等,空气在这些地方的流动受到很大的干扰,会产生很多涡流。前人的研究表明,车底对气动阻力的贡献能占到整车气动阻力的30%。为了降低车底的气动阻力,设计了11处的底盘平整化护板,来平整气流,使气流快速通过车底。底盘平整化使瑞风S7的空气阻力降低了6%,空气升力降低了50%。效果显著。
所有的努力,都是为了让气动阻力系数降到S7的设计目标气动阻力系数0.36以下。然而团队成员们付出了更多的努力,加班加点进行了更多轮的改进优化,除了在车身和车底的优化以外,在发舱也了进行减阻优化。多轮的数值计算结果显示,实车的气动力系数结果已经明显低于0.36。
所以当S7的CAE性能总监张雷张总在媒体发布会的时候,非常谦虚的保守的宣布他们的设计目标是0.36。但是估计张总内心是有把握:实车试验一定可以达标,更低也可期待。
然而做这个事情还是需要勇气的。因为即使之前数值模拟CFD做过很多轮,CFD和实车试验之间的差距还是存在的。为了让整车的气动阻力系数的数据被大家接受,让大家认可,瑞风S7的设计团队们希望做这个冒险,让大家看到,为了正向研发,为了降低降低油耗,为了降低一点点气动阻力系数,大家努力的工作成果。
事实证明,他们成功了--试验很成功。现场实测实车气动阻力系数0.346,这是一个处于国际大厂优秀水平的气动阻力系数。研发团队的辛勤工作获得最好的结果。而最终的试验也证明,研发团队的数值模拟计算的能力可以更加准确的预测整车的气动阻力系数,研发团队处于气动力开发的世界水平。
当然减阻也不是唯一,在整车的气动升力控制上,在气动噪声的控制上,S7也达到了不错的水平。相信江淮汽车的汽车空气动力学研发团队和供应商伙伴们未来会在气动开发上做的更多更好!
我也很高兴参与到这样一款车型的开发中,也很高兴能见证这样的一个时刻,也更高兴能够看到更多的这样的自主品牌企业为了汽车空气动力学的性能做更多的工作!
希望国内汽车空气动力学越来越受重视,汽车空气动力学的研发越来越好。
下面附一些开发和试验过程的图片,供大家欣赏查阅。
(有些照片是作者亲自拍摄的奥!)
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