解析 | 奥迪A1空气动力学设计

添加时间:2016-08-15   点击次数:2135

奥迪A1作为奥迪推出的首款高档小型车,以其领先的设计、精致品质和丰富的高档配置成为细分市场中第一款名副其实的高档小型车。外观上也充满了时尚和潮流的气息。更为重要的是在开发时,奥迪借助风洞试验和CFD仿真技术赋予了该车型极佳的空气动力学和声学性能。

更低的燃油消耗和更好的驾驶体验是奥迪汽车不懈的追求。因此奥迪汽车的开发重点之一为开发具有良好空气动力学特性的车身和最佳的通风加热和空调系统,以提高车辆的燃油经济性和驾乘人员的舒适性。这项工作通常在位于英戈尔斯塔特的奥迪风洞中心完成的。

奥迪汽车风洞流场显示试验

在奥迪A1概念设计阶段,设定的空气动力学的目标为在不对造型过度影响的前提下减小气动阻力,改善前后轴气动升力。为了达到这个目标,奥迪的设计分成两个阶段:

一、概念设计阶段

在早期概念阶段,进行1/4比例油泥模型风洞试验,并将风洞试验结果与CFD仿真值(使用Open Foam软件)相对比。同时使用模型风洞试验和CFD技术可在概念阶段对各种方案进行快速、有效的评估。

二、全尺寸模型阶段

当所有的设计建议都已经汇集到了单一的版本中,这时开始制作一个全尺寸空气动力学模型,这个模型包括了发动机舱、车轮和底盘等细节信息,一般为油泥模型,以便可以快速的进行修改。这一阶段也同样会有CFD仿真的工作进行。

全尺寸油泥模型(图文无关)

三、带转角的扰流器

奥迪在A1上引入了带转角的扰流板设计,对比不带转角的导流板,其降低了车身背部区域的气流分离,降低了气动阻力。同时减小了C柱位置的气流速度,增大了这一区域的压力,相应的减小了后轴的气动升力。这对提高奥迪A1高速下的驾驶稳定性是非常有益的。

带转角的扰流器

不带转角的扰流器

四、发动机内流优化

发动机内流阻力约占总的气动阻力的10%。奥迪A1在前期的CFD仿真中将发动机舱优化重点放在了散热器格栅区域。通过对散热器格栅周围的密封即减小了气动阻力,也改善了车内的温度控制和发动机冷却能力。通过这些对散热器和散热器格栅的优化措施,奥迪A1的气动阻力降低了0.013,这相当于了减小了0.11L的百公里油耗。

散热器区域的密封

五、车辆底盘气动优化

在奥迪A1上除了配备了前扰流板、前护板和车底护板减小气动阻力外,还在车底备胎位置设计了扰流器(下图中标注7的位置),这对减小气动阻力是非常有效的,尤其是对于两厢车。

通过这些在底盘位置的气动优化措施,奥迪A1在气动阻力系数上减小了0.028。

六、后视镜气动优化

在奥迪A1上同样对后视镜进行了气动和声学的优化。除了对后视镜基本形状优化外,在镜面和盖之间的凹槽可使得雨天后视镜上的水流向外流动,避免遮挡镜面。同时在底部的导向板也可以起到阻挡水滴,流向门窗玻璃和门把手上的作用。

七、空气动力学优化结果

通过对奥迪A1的气动优化措施,奥迪A1的气动阻力系数从原始模型的0.40降低到了0.32,这相当于在减小了0.6L的百公里油耗。

车内噪声处理

车内噪声水平在汽车驾乘舒适性上扮演了重要的角色。一般来说车内噪声主要由轮胎噪声、传动系噪声和风噪,其中当车速达到120km/h时,风噪声占主导地位。

奥迪A1气动噪声测量

为了减小车内噪声水平,奥迪在世界上最安静的汽车风洞之一的奥迪汽车风洞(57dB@140km/h)对A1进行了噪声试验。采用人体麦克评估乘客耳朵位置的声压级。

奥迪A1的气动噪声与其他车型比较

CAERI 视点

奥迪A1车型开发过程中,奥迪借助风洞试验和CFD仿真方法,对各种优化方案进行对比,既节省了开发设计周期,也有利于最优方案的获取。未来来看,风洞试验和CFD仿真在车型开发中所占比重将会进一步加强。

作为中国汽车第三方研发服务机构的中国汽研风洞中心,已经具备了完整的CFD仿真能力,为国内多家汽车主机厂和零部件企业提供了优质高效的技术服务,在2018年两座国际先进水平的风洞建成之后,将会进一步提升中国汽研风洞中心的科研服务水平,为中国自主品牌汽车提供强大的科研动力。

———— End ————

版权声明:

本文为中国汽研汽车风洞中心微信公众号“汽车风洞技术”原创稿件,欢迎转载和分享,但禁止非授权下的改编和商业使用。如有侵权,侵权者将承担相应法律责任。——————————————————————

“汽车风洞技术”公众号,专注于汽车空气动力学前沿技术!

更多汽车空气动力学相关内容,请关注微信公众号:AutoWindTunnel

可扫下面二维码直接关注,更多精彩!

原创不容易,请多多支持我们!您的关注是我们不断进步的动力!