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風阻爭端,關于工程問題更為復雜

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“阿維塔風阻”風波,喧囂數月后以“阿維塔直播公測”的自證手段,暫告一段落。

5月9日當晚,阿維塔在央視記者見證、公證機構監督下,通過中國汽研重慶風洞實驗室直播測試(包括多種工況),從低風阻輪轂+電子后視鏡的工況,最后到偏置5°+普通后視鏡+格柵打開+空懸提高的工況,測試結果從0.217Cd逐步變為0.2971Cd。

從公關角度,這是一次完整且有力的案例,起碼讓一個原本小眾的工程問題走進公眾視野,開始有人認識到,風阻系數是一個“很脆弱”的參數,它和外形條件密切相關。 改變了外形,哪怕只是很微小的改變(比如打開格柵,意味著增加了風道,改變了氣流),也能影響結果。

鑒于工況是很難窮盡的,阿維塔在社交場域的回應點比較聰明,“自證清白”雖屬被迫,但搶“議題設置權”這一點,做得還是挺標準的。從9日晚上直播測試之后,輿論明顯反轉。質疑主機廠的聲音明顯減少,

穿透了公關表象,這件事多少有點“技術娛樂化”的傾向。關于風阻這一頻頻在新能源汽車提及的重要詞頻,我們還是需要明確幾個基本事實。

首先,CFD(計算流體力學)模擬和縮比模型測試,可以有效降低測試成本。但專業工程師很清楚,汽車風阻本身是無法精確計算的,任何模擬和小尺寸模型吹風洞,都是妥協行為。想精確標定,必須 吹全尺寸模型或者上實車測試。

其次,風阻這個參數目前沒有國標,自然也沒有標準測試方法,只有行業推薦標準(非強制)。這樣一來,測試過程大家各行其是,導致測試結果的人為痕跡比較重。一些輿論的認知水平還停留在“特調車”上。其實根本不用,就用量產車,只須微調工況,就可引導結果。

再次,國內公開接受委托,對汽車風阻測試的低速風洞實驗室,絕大多數只接受車企委托,且能給出測試報告。 某種程度,雙方更像是一種合伙伙伴關系。

總之,風阻這個參數本身,遠沒有輿論場上的爭論那么高調。

不過回到技術上,控制風阻本身是非常有意義的,起碼能降低能耗、提升安全(增加下壓力,對抗地面效應)。

有人認為小米SU7參數圖片)的風阻系數0.195是在160公里時速下測出來的,而非通常車企采用的120公里時速,這其實透露了風阻系數的工程難度。理論上,這個無量綱參數是常數,和速度沒關系,只與外形和表面材質有關。

而實際上,工程問題要考慮的影響因素比公眾認為的更復雜。 除了形狀(9日直播測試的所有工況本質上都是改變形狀),影響風阻最主要的因素,其實是雷諾數(Re)。

雷諾數的意思,是慣性力和粘性力的比值。 只有拋開牛頓力學,才能窺見這一混沌世界。 雷諾數小(小于1)的時候,粘性力占主導地位,流體流動穩定,即“層流”。 你可以將流體想象為一片一片疊在一起流動的。 當雷諾數大(大于10^3)的時候,慣性力開始占據主導地位,流動不穩定起來,容易形成“湍流”,流體開始渦旋式前進。 當然,還有居中(1~10^3)的時候,慣性力和粘性力接近。

對于汽車在空氣流體里的相對運動,高速行駛(超過80公里時速),雖然雷諾數都很大(10^7以上),意味著湍流早已成為主導因素。邊界層(汽車表皮附近的空氣)附著力提高,壓差阻力降低,風阻(不是風阻系數)有突降。比如高爾夫球,就用表面凹坑制造湍流,減少風阻。

而從120公里時速升到160公里時速,邊界層厚度減少,空氣粘性影響區變小,減少了粘性導致的能量損失。這才是速度提升導致風阻系數減少的真正原因。可惜摩擦阻力影響很小,只有百分之幾的樣子,遠不及阻力的陡然上升(空氣阻力與速度平方成正比)。

如果想在固定外形下,測出更好的風阻系數,應該怎么辦? 雷諾數公式告訴我們,應該致力于改變邊界條件,比如提升流體密度、降低溫度、提升壓力。 這就意味著把表面做成坑坑洼洼的,盡量在低海拔地區、冬季來測試。

如果從工程角度,降風阻系數降到一定程度,再往下壓的代價很高(比如壓降車內空間高度),要做很多仿真和測試,遠抵不過測試時玩的一點小花招。而且,這些招數比那個博主玩的要高明一些。屬于控制變量的一部分,不是作弊(換輪轂、擺角度等)。

從技術再回到輿論,吃瓜群眾圍觀可以,不宜過于沉浸,認真你就輸了。技術不能過度娛樂化,回歸技術本身,廠商們將精力和費用投入到更能提高產品點的風向,本也就是必行之事。

注:圖片部分來源網絡,如有侵權,聯系刪除。

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