
“風洞”來自于英語“windtunnel”,最早“風洞”專門用來研究飛機的氣動性能。隨著全球汽車工業的發展,它被廣泛運用于新型汽車的設計和研發之中。同時,各國高速鐵路的發展,“風洞”也成為高鐵列車研發的重要環節。
一輛乳白色的高鐵列車模型擺進了一間寬大高闊的試驗廳,車頭面對著一個巨大的洞門,悄無聲息間,一縷縷輕風從洞口吹來,吹拂過車身,風力漸勁,一個個風阻數據跳躍在監測屏……這是一年前發生在同濟大學嘉定校區“上海地面交通工具風洞中心”的一幕,中國北車集團所屬青島四方車輛研究所有限公司設計的京滬高鐵列車在此完成了噪聲數據的驗證。一年后的今天,這輛高速列車奔馳在京滬之間。
同濟大學今天透露,于2009年建成的這個被稱為“中國第一風洞”的“風洞中心”,曾經兩次承接京滬高鐵列車的測試,為“中國制造”高鐵列車設計完成了核心驗證。
風洞里測出風數據
京滬高鐵運營之際,很多人都在討論高鐵是否安全、是否舒適?而在同濟風洞中心主任楊志剛眼中,這一切都源自一個字———“風”。京滬高鐵平均時速達到300公里,列車如何設計才能保證速度,要算算風的阻力;列車高速行駛時,安全與否,要算算風的升力、側向力;列車越來越快,噪聲越來越強,怎樣設計防噪聲設置,保持車內安靜,還要算算風的聲音。把高鐵列車“送”進風洞,才能準確進行風計算,拿到風數據,這是確保京滬高鐵列車安全的關鍵。
楊志剛介紹,高鐵在行駛過程中會遇到風的阻力,風阻系數對車輛的行進有一定的阻礙,如何最大限度地降低高鐵列車的風阻系數,減少高鐵在行駛當中損失的動力,并且保證車輛的安全和美觀?“風洞”的作用就由此產生,它通過產生巨大的“人造風”,并且模擬各種溫度環境,完成以下的工作:通過模擬空氣相對流動、日照降水等各種行車環境,給設計中的高鐵列車尋找最省油、最安全和最美觀的外形,為零部件求得最安全、最耐久的性能,為乘客創造更為舒適的空間。
噪聲測試在滬完成
楊志剛介紹說,由于同濟風洞建于2009年,京滬高鐵列車空氣動力(即風阻)測試是在其它風洞完成的。但噪聲測試是在這里完成的,實現了最后的核心驗證。他同時解釋,與汽車實驗不同,高鐵列車、飛機由于體積龐大,均采用精確模型送入風洞實驗,在國際上,有一套完整的換算方式,可保證數據的準確。
在外人看來,“風洞”給高鐵列車算出來的只是一個個看不懂的數據,在這些枯燥數字的背后是什么呢?楊志剛說:“京滬高鐵剛開通,人們也許還不曾體驗,但不少人一定坐過南京至上海的高鐵。什么感覺?車廂內很安靜,列車很平穩。這是因為列車的設計,適應了風,而列車的設計源于‘風洞’的測試。”