中汽中心工程院技術快報|風洞新技術之數字孿生技術
時間：2022-06-14
編者按：
基于天津市重點研發計劃及中汽中心指南課題，針對風洞先進測試技術及數字風洞技術開展了大量研究和實踐，中汽中心工程院風洞開發團隊取得了一些階段性成果。近期我們將分為四期進行分享：雨水管理、環境風洞數字孿生技術、實際道路車身姿態風洞測試、低風阻數字開發技術。今天向您介紹的是：環境風洞數字孿生技術。
【新技術名稱】汽車環境風洞數字孿生技術
主要功能：依托中汽中心環境風洞試驗室，利用數字孿生技術，構建一個和實際汽車環境風洞的結構尺寸、試驗條件等一致的數字孿生體，實現環境風洞內高溫、低溫、陽光、流場等復雜試驗場景在數字孿生環境風洞中的模擬復現，可開展汽車整車熱平衡（熱防護）、乘員艙采暖降溫、除霜除霧、熱舒適等性能的仿真，提高汽車熱流場開發質量，縮短產品開發周期，降低開發成本。
解決問題：構建與真實環境風洞試驗條件一致的汽車熱流場開發場景，能夠解決傳統汽車熱流場開發精度差和效率低的問題，提升汽車熱流場仿真精度；實現汽車熱流場仿真、標定、后處理等過程的標準化和流程化封裝，顯著提升汽車熱流場仿真效率。
圖1 汽車環境風洞數字孿生技術平臺原理
“汽車環境風洞數字孿生技術平臺”研發已取得階段性成果，已完成環境風洞數字孿生建模、環境風洞試驗場景的數據采集、環境風洞流場的測試與仿真對標、平臺軟件的架構設計等工作，流場（風速、壓力、溫度等）仿真誤差<2%。預計到2022年10月，將完成“整車熱平衡/熱害、車窗除霜除霧、乘員艙采暖和降溫、乘員艙熱舒適性”等典型應用場景開發。
圖2 數字孿生環境風洞模型
圖3 數字孿生環境風洞仿真效果圖-1
圖4 數字孿生環境風洞仿真效果圖-2
技術亮點：1）基于數字孿生技術構建與真實環境風洞試驗條件一致的汽車熱流場開發場景，實現“實驗室數字孿生”、“產品性能數字孿生”、“試驗過程數字孿生”。
2）多角度、多方位、直觀、形象地顯示數字孿生環境風洞中氣流速度、壓力、溫度及熱量等分布情況，揭示汽車在環境風洞內的各種流動與傳熱規律和機理。
3）基于軟件二次開發技術和智能標定技術，實現汽車熱流場仿真、標定、后處理等過程的標準化和流程化，顯著提升汽車熱流場仿真效率。
中汽中心風洞實驗室于2020年正式投入使用，包含氣動聲學風洞、環境風洞、環境艙、空調假人、模型制作及評審等相關設施，重點開展風洞先進測試技術、數字風洞技術、節能產品技術研究及應用，在空氣動力學、熱管理、能量管理領域打造一站式服務供給能力。搭建行業交流平臺，開展共性技術研究、標準制定、人才培養等工作，爭創國家程技術中心，持續推動行業技術進步。
技術咨詢：許翔 王丹
郵箱：xuxiang@catarc.ac.cn