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风阻争端,关于工程问题更为复杂

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“阿维塔风阻”风波,喧嚣数月后以“阿维塔直播公测”的自证手段,暂告一段落。

5月9日当晚,阿维塔在央视记者见证、公证机构监督下,通过中国汽研重庆风洞实验室直播测试(包括多种工况),从低风阻轮毂+电子后视镜的工况,最后到偏置5°+普通后视镜+格栅打开+空悬提高的工况,测试结果从0.217Cd逐步变为0.2971Cd。

从公关角度,这是一次完整且有力的案例,起码让一个原本小众的工程问题走进公众视野,开始有人认识到,风阻系数是一个“很脆弱”的参数,它和外形条件密切相关。 改变了外形,哪怕只是很微小的改变(比如打开格栅,意味着增加了风道,改变了气流),也能影响结果。


鉴于工况是很难穷尽的,阿维塔在社交场域的回应点比较聪明,“自证清白”虽属被迫,但抢“议题设置权”这一点,做得还是挺标准的。从9日晚上直播测试之后,舆论明显反转。质疑主机厂的声音明显减少,

穿透了公关表象,这件事多少有点“技术娱乐化”的倾向。关于风阻这一频频在新能源汽车提及的重要词频,我们还是需要明确几个基本事实。

首先,CFD(计算流体力学)模拟和缩比模型测试,可以有效降低测试成本。但专业工程师很清楚,汽车风阻本身是无法精确计算的,任何模拟和小尺寸模型吹风洞,都是妥协行为。想精确标定,必须 吹全尺寸模型或者上实车测试。

其次,风阻这个参数目前没有国标,自然也没有标准测试方法,只有行业推荐标准(非强制)。这样一来,测试过程大家各行其是,导致测试结果的人为痕迹比较重。一些舆论的认知水平还停留在“特调车”上。其实根本不用,就用量产车,只须微调工况,就可引导结果。

再次,国内公开接受委托,对汽车风阻测试的低速风洞实验室,绝大多数只接受车企委托,且能给出测试报告。 某种程度,双方更像是一种合伙伙伴关系。

总之,风阻这个参数本身,远没有舆论场上的争论那么高调。

不过回到技术上,控制风阻本身是非常有意义的,起码能降低能耗、提升安全(增加下压力,对抗地面效应)。

有人认为小米SU7(参数丨图片)的风阻系数0.195是在160公里时速下测出来的,而非通常车企采用的120公里时速,这其实透露了风阻系数的工程难度。理论上,这个无量纲参数是常数,和速度没关系,只与外形和表面材质有关。

而实际上,工程问题要考虑的影响因素比公众认为的更复杂。 除了形状(9日直播测试的所有工况本质上都是改变形状),影响风阻最主要的因素,其实是雷诺数(Re)。


雷诺数的意思,是惯性力和粘性力的比值。 只有抛开牛顿力学,才能窥见这一混沌世界。 雷诺数小(小于1)的时候,粘性力占主导地位,流体流动稳定,即“层流”。 你可以将流体想象为一片一片叠在一起流动的。 当雷诺数大(大于10^3)的时候,惯性力开始占据主导地位,流动不稳定起来,容易形成“湍流”,流体开始涡旋式前进。 当然,还有居中(1~10^3)的时候,惯性力和粘性力接近。

对于汽车在空气流体里的相对运动,高速行驶(超过80公里时速),虽然雷诺数都很大(10^7以上),意味着湍流早已成为主导因素。边界层(汽车表皮附近的空气)附着力提高,压差阻力降低,风阻(不是风阻系数)有突降。比如高尔夫球,就用表面凹坑制造湍流,减少风阻。


而从120公里时速升到160公里时速,边界层厚度减少,空气粘性影响区变小,减少了粘性导致的能量损失。这才是速度提升导致风阻系数减少的真正原因。可惜摩擦阻力影响很小,只有百分之几的样子,远不及阻力的陡然上升(空气阻力与速度平方成正比)。

如果想在固定外形下,测出更好的风阻系数,应该怎么办? 雷诺数公式告诉我们,应该致力于改变边界条件,比如提升流体密度、降低温度、提升压力。 这就意味着把表面做成坑坑洼洼的,尽量在低海拔地区、冬季来测试。

如果从工程角度,降风阻系数降到一定程度,再往下压的代价很高(比如压降车内空间高度),要做很多仿真和测试,远抵不过测试时玩的一点小花招。而且,这些招数比那个博主玩的要高明一些。属于控制变量的一部分,不是作弊(换轮毂、摆角度等)。

从技术再回到舆论,吃瓜群众围观可以,不宜过于沉浸,认真你就输了。技术不能过度娱乐化,回归技术本身,厂商们将精力和费用投入到更能提高产品点的风向,本也就是必行之事。

注:图片部分来源网络,如有侵权,联系删除。

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