3000 万美元 通用汽车比例模型风洞

在全球节能减排的大背景下，厂商对汽车燃油消耗量

越来越重视，空气动力学在此过程中可发挥其独有的作

用。2015 年通用汽车投入使用的40%比例模型风洞，将在

通用汽车提升燃油经济性方面发挥重要作用。本期“世界先

进汽车风洞”系列，我们将一探通用汽车的这座模型风洞。

通用汽车去年投入使用的这座模型风洞，位于密歇根州沃

伦市的技术中心内，紧邻通用1980 年投入使用的全尺寸风

洞旁。这座投资3000 万美元的模型风洞有助于通用汽车提

升其风洞测试能力，提高空气动力学研发水平，在通用降

低碳排放的战略目标中扮演关键角色。一、通用模型风洞

概述通用汽车的这座模型风洞由美国知名风洞设计商

Jacobs 设计，并负责项目管理，其建筑设计施工由Ghafari

公司完成。整个风洞从2014 年开始建设，历时一年时间投

入了使用。项目建设现场通用高层和沃伦市政府官员出席

风洞奠基仪式整个风洞占地约3251 平方米，其可进行40%

大小的比例模型风洞试验，其最高风速可达250km/h。安

装有移动路面模型系统，以精确模型实际汽车的行驶情

况，并安装了边界层抽吸系统，以降低地面边界层对模型

测量数据的影响。通用高级工程师Nina Tortosa 在观察模

型周围流场在风洞转台下安装有高精度的测力天平，可测

量模型的气动六分力。模型由4 根刚性立柱固定，并将模

型表面的气动力传递到天平上，通过4 根立柱也可在试验

过程中调整模型的离地间隙以及模型的俯仰角。其转台可

正负旋转30°，以模拟汽车在侧风工况下气动特性。四立柱

固定模型（红色圆圈内）使用风洞中配备的烟流设备，可

观察模型周围的气流特征和气流分离的区域，以便确定模

型的空气动力学优化空间。风洞安装了功率为809kW 的风

机系统，18 片的碳纤维叶片和精心设计的叶片翼型，保证

了风洞的流场品质。风机系统工程师可在控制室内控制和

监控风洞的运行，如风速、转台旋转角度的调整等，并可

通过摄像设备观察模型的状态，以及通过测控系统获得模

型的测量数据并调整模型的试验状态，如俯仰角、转角

等。风洞控制室控制室监控画面借助先进的3D 打印设备，

可使得模型具有完整的底盘，包括悬架、车轮、刹车盘、

发动机、进气格栅等细节特征，模型的进气格栅也可根据

工况的不同打开或关闭。风洞测试模型模型悬架和刹车盘

细节模型底盘细节（包括备胎、排气管等）在模型制作间

还可精确测量模型的正投影面积，这在模型空气阻力系数

Cd 的计算中，是十分重要的。测量模型正投影面积在这座

模型风洞中心还可进行油泥模型的制作，试验中可根据空

气动力学工程师的反馈，随时对油泥模型外形进行调整。

油泥模型的制作和修改制作的油泥模型同样包含底盘、车

轮等细节特征，一般而言这些油泥模型的使用周期都很

长，平均可到3 年，其中一些零件还可以回收再利用。油

泥模型底盘细节二、风洞测试日益重要在全球节能减排的

大背景下，汽车燃油消耗量越来越受到大家的重视，汽车

厂商每年在该领域也投入大量的金钱，以达到环保法规的

要求。一般而言，汽车节能往往从轻量化、发动机等领域

入手，但如碳纤维、高强度钢等轻量化材料以及缸内直

喷、分层燃烧等技术的采用往往会增加汽车厂商的成本，

而在车型开发早期的汽车空气动力学减阻却可以几乎在不

需要增加生产成本的情况下，达到节能减排的目的。这也

是通用汽车下定决心投资3000 万美元建设这座比例模型风

洞的一个主要原因。“当空气阻力系数降低12counts，相应

地燃油消耗量将提升1 英里/加仑，我们的目标就是不遗余

力的减小空气阻力”。通用汽车全球碳排放策略和能源主管

Scott Miller 说道。同时在缩比模型阶段进行了充分的空气

动力学测试，使其在模型阶段具备了较低的空气阻力，这

可使通用汽车的工程师在整车设计阶段进一步降低其空气

阻力。为进一步提升通用汽车在汽车空气动力学领域的研

究水平，实现通用汽车全球碳排放战略的目标，通用还将

升级其1980 年投入使用的全尺寸风洞，包括全新的路面模

拟系统和其他设备的更新等。整个升级工作也将由Jacobs

完成。通用汽车全尺寸汽车风洞CAERI 视点汽车比例模型

风洞试验在车型开发早期的空气动力学目标达成中可发挥

重要的作用，风洞试验依然是汽车空气动力学研究的主要

手段。目前上海泛亚技术中心也在建设一座与这座通用汽

车模型风洞类似的比例模型风洞，待建成后，对国内汽车

空气动力学研究将会有很大的提升作用。———— End —

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