風洞實驗的案例
什么是風洞 | 帶你了解風洞實驗的一些小知識
風洞的基本類型：
從流動方式來看
閉口回流式風洞
開口直流式風洞
從風洞試驗段的構造來看
封閉式風洞
敞開式風洞
從風洞的功能來看
航空風洞
建筑風洞
汽車風洞
環境風洞
相對于航空風洞來說，用于土木工程結構的風洞一般都是風速較低的低速風洞，并且通常采用封閉式試驗段。
為了能在風洞中合理模擬大氣邊界層風場，用于土木工程結構的風洞一般擁有較長的試驗段，因此，常被稱為邊界層風洞。
展開 【10月19-20日 上海】整車風噪性能開發高級培訓班邀請函
同濟大學地面交通工具風洞中心擁有目前國內唯一的低速氣動－聲學風洞，其在地面交通工具的空氣動力學、氣動聲學、熱力學和數值風洞四個研究方向和研究內容上，長期以來尋求基礎研究上的突破，在關鍵技術和方法上的創新達到國際前沿水平。
本次主辦方是國內知名的NVH技術服務商，在氣動聲學方向建立了基于通用CFD軟件+計算聲學軟件模擬氣動噪聲流程，并為國內多家主機廠提供整車風噪性能開發、發動機艙冷卻風扇降噪、離心風機降噪、空調系統噪聲分析控制等技術服務及人才培養服務。
為響應國內主機廠需求，定于2018年10月19~20日，在上海與同濟大學地面交通工具風洞中心聯合舉辦“整車風噪聲性能開發高級培訓班”。
活動亮點
國內風噪培訓班首創綜合利用同濟大學風洞實驗室、國內主流主機廠、第三方服務商三方資源，從這三者視角出發，給大家提供知識分享的平臺；
同濟大學風洞實驗室與主辦方公司作為“汽車風噪道路試驗標準”、“汽車泄漏噪聲風洞試驗標準”的牽頭單位與參與單位，為與會者分享標準的籌備情況；
同濟大學風洞實驗室首次在國內分享基于大量實車風洞實驗數據及數千核CPU硬件平臺積累的風噪仿真經驗；
風噪培訓班首次提供整車動態密封開發技術的介紹。
培訓日程
培訓時間：2018.10.19~20日（共兩天）
培訓地點：上海（具體地點培訓前一個星期通知）
培訓大綱
講師介紹
培訓費用
會議費用：3900元/人
通過技術鄰參加培訓的用戶可返現100元（50元現金+50元技術鄰課程抵用券）
報名方式
點擊鏈接報名：http://cn.mikecrm.com/RBpgPcE
未盡事宜可咨詢加微信客服：jishulink888，或掃描下方二維碼：
展開 風洞的來由和發展
（4）實驗方案的確定。包括試驗風速、風向、時間等。這些可以與實驗人員一起討論完成。最主要的是不要丟項，否則等實驗作完了再去補測就很困難了。
（5）有了上述準備工作，你就可以放心的吹了。不過，還不要掉以輕心，試驗時要隨時觀察各項數據的變化，一旦發現有與原來設想不一樣的地方就要及時查找原因，甚至對實驗方案進行調整。
（6）實驗數據的處理。這是一項技術性很強的工作，一般實驗機構完成。他們會給你提供一份試驗報告，包括具體的風壓系數分布和設計建議等。不過要強調的一點是，在進行具體的抗風設計時，千萬不要完全依賴實驗結果，要有選擇的參考。因為在風洞實驗結果中不可避免的包含了人員及設備的誤差，而且就風洞實驗技術本身來說，目前也有一些不完善的地方。
展開 案例分享 | scSTREAM結合風洞測試使風工程的應用更多樣化
有利于CFD軟件和風洞實驗的最佳組合的STREAM
“我喜歡scSTREAM的是它與其他軟件的高度兼容性。靈活的輸入輸出功能是另一個優點。我可以選擇。
當我為城市模型的一個區域導入映射數據時，一系列的輸入格式。我還可以創建自己的腳本并執行分析。我們的團隊創建了自己的工具來調整基于網格坐標的分析結果的可視化，使結果看起來平滑“松山先生解釋。他的客戶和業務伙伴不熟悉CFD模擬，他們發現更容易理解可視化分析報告。據松山先生說，優秀的定制能力的scSTREAM使我們與客戶聯系更為緊密。“與Cradle工程師討論絕對有幫助。他們理解我的需求，并具體定制相應的方案。scStream不僅提供方便的定制工具，同時根據用戶的要求，增加了很多便利的功能。
松山先生目前的方法包括聯合風洞測試（圖3）和CFD虛擬仿真（圖4和圖5）。“風洞試驗已經引領了風工程領域，但它正在開始被取代通過計算機模擬。通常，這兩種方法的研究和開發是分開進行的，但我們的團隊合并了這兩種以捕捉兩者的優點，“松山先生解釋道。
圖3. 聯合風洞測試
圖4. 使用scSTREAM整體分析地面周圍建筑表面的速度和壓力分布
圖5. 使用SCSTREAM局部分析地面周圍建筑表面的速度和壓力分布
松山先生指出，風洞試驗和建筑風CFD模擬的輸出分析是完全不同的。風洞試驗用于特定區域的時間歷史分析。由于采用相似規則以實際的100倍的速度推進時間。這意味著10分鐘以上的變化可以在10秒內觀察到。另一方面，CFD的結果在整個空間中以平均值進行計算。比實際慢100倍需要時間。只是在準備上花費時間的風洞實驗需要2個月左右，而CFD則需要幾天到一個月左右的時間才能得到一些結果。
展開 
“高超聲速邊界層轉捩機理、預測及控制方法研究”2018年度研討會順利召開
“高超聲速邊界層轉捩機理、預測及控制方法研究”系國家重點研發計劃項目“大科學裝置前沿研究”重點專項項目之一，包括邊界層轉捩風洞實驗研究、轉捩機理與預測方法研究、轉捩建模與控制方法、轉捩模型飛行試驗四個課題。力學所負責邊界層轉捩風洞實驗研究。
此次會議共交流25篇學術報告，包括高超聲速邊界層轉捩的理論、實驗和計算等。力學所5篇報告參與交流，涉及到高超聲速邊界層轉捩的復現風洞實驗、直接數值模擬、新型數值方法、大渦模擬和轉捩控制等方面內容。
會議期間，與會人員參觀了JF-12復現風洞和國際最大的平板、尖錐邊界層轉捩實驗模型（長度均超過3米，一般為1米以內）。
展開 汽車中的空氣動力學
F1賽車在風洞實驗中吹吹風咱說完了空氣動力學是個啥，以及它的具體作用之后，咱們就來簡單聊聊，如何把它運用到汽車研發上。通常研究車輛空氣動力學的方法有幾種，咱就主要介紹幾種常見的吧。第一種即使用數學計算，解決一大堆的非線性和偏微分方程后，幸運的話你也許能夠得到正確答案。但由于這種方法實在是太費周折，而且誤差和錯誤率較高，所以早期大多采用的是實驗的方法來求得所需數據。第二種則是托了咱們計算機技術發展的福，采用電腦軟件模擬，也就是我們通常所說Computational Fluid Dynamics（簡稱CFD）。這是最高效、最經濟的一種方法，這也是很多車輛再進入風洞實驗前所需要做的一項工作。F1賽車在CFD中進行模擬而之后，則是實際測試的一種方法了，也是土豪們才玩得起的做法，將車輛的外觀套件或者整車模型送進風洞實驗室，讓它們吹吹風。不要問我造個風洞實驗室要多少銀子，反正夠我們買好多好多的保時捷911了。小編以為，今天的汽車在空氣動力學領域可挖掘的潛力還很大，其他不說，僅僅后視鏡的存在就導致整車阻力增加30%以上。后視鏡這個“腫瘤”本身的阻力并不大，但卻破壞了車體流場的完整性。大伙這次去車展多多關注概念車哦，你會發現它們大都沒后視鏡。此外，和三十年的汽車相比，現代汽車在造型上還沒有重大突破，主要是因為動力系統布置的限制，隨著新能源汽車時代的到來，動力系統的布置更加靈活，或許我們以后不會再看見長長的機艙，這將為未來汽車的造型設計迎來新的發展契機。
展開 CFD專欄丨FlightStream-基于面元法的快速CFD分析工具
NASA D8概念機
D8概念機縮比模型風洞實驗
FlightStream D8概念機仿真工況：
發動機吸入口采用速度邊界：
相關文獻：Turnbull, A., Jouan H., Giannakakis P., Isikveren A.T., “Modeling Boundary Layer Ingestion at the Conceptual Level”, ISABE-2017-22700, 2017.
模擬邊界層吸入發動機入口
右舷推進器吸入口的總壓系數
風洞實驗（左），仿真（右）
A.流動分離模擬
完全粘性耦合非線性流動求解器，基于真實物理現象的流動分離仿真。
預測分離線輪廓，層流分離泡，失速后的空氣動力學負載和力矩。
預測最大升力系數和失速角度。
相關文獻：Ahuja V., Hartfield R., “Three-dimensional Viscous Coupling & Flow Separation Enhancements to an Inviscid Surface Vorticity Flow Solver”, AIAA SciTech 2023, Maryland, January 2023.
升力系數仿真vs風洞實驗
升力系數仿真vs風洞實驗
A.模擬操縱面運動
操縱面運動：飛行器氣動控制面（如副翼、升降舵、方向舵、襟翼等）的偏轉動作，分析飛行姿態與氣動力分布。
配平分析：通過微調操縱面位置抵消不平衡力矩，使飛行器保持穩定飛行狀態。
展開 Altair空氣動力學高級應用培訓（4月9日|上海）
在汽車的研發過程中，風洞實驗一直是一個不可或缺的過程，但隨著市場對汽車車型迭代更新的要求愈來愈高，傳統風洞實驗周期長、成本高的缺點使得汽車制造商紛紛開始加大對虛擬風洞的投入與研究。
但是汽車外流場的仿真也有著不少嚴苛問題，如幾何復雜（如發動機艙）、邊界條件（如旋轉輪胎和滑移地面）不穩定、紊流等。因此，流程定制化的工具平臺、精確、可擴展及穩健的CFD求解器，將成為風洞仿真高效和主流方式。
隨著消費者意識的提高和監管的加強，主機廠面臨的不僅僅要提升產品本身的性能，還需要對產品使用中的問題進行良好的預測，而不單是選擇最有效的產品模型。對前期空氣動力學計算的需求正超過后期產品物理試驗的需求，而且，由于考慮到后期為達到車輛設計目標進行的巨大投入和市場損失，這就導致了在設計過程的早期需要可靠的空氣動力學性能預測。
本次高級應用培訓特別邀請到Altair美國空氣動力學專家為大家剖析OEM空氣動力學的挑戰，并詳細講解如何在早期設計階段預測真實空氣動力學性能。
培訓亮點：
剖析整車開發面臨的挑戰
汽車空氣動力學關鍵因素分析
物理建模挑戰
湍流和瞬態流動不確定性
并行設計以及使用仿真工具來改進設計
會議日程：
培訓講師：（全程有中文翻譯協作）
時間地點：
時間：2019年4月9日
培訓地點：上海靜安區恒通路268號凱德星貿大廈2803室（地鐵1/12/13號線漢中路站5號口出）
收費標準：
2000元/人（不含住宿），提供電腦設備，含午餐
報名方式：
報名方式：發送下方報名表至下述郵箱。
電話：021-61171666-712 曹清蓮
電子郵件：qinglian.cao@altair.com.cn
展開 Altair空氣動力學高級應用培訓（4月9日|上海）
在汽車的研發過程中，風洞實驗一直是一個不可或缺的過程，但隨著市場對汽車車型迭代更新的要求愈來愈高，傳統風洞實驗周期長、成本高的缺點使得汽車制造商紛紛開始加大對虛擬風洞的投入與研究。
但是汽車外流場的仿真也有著不少嚴苛問題，如幾何復雜（如發動機艙）、邊界條件（如旋轉輪胎和滑移地面）不穩定、紊流等。因此，流程定制化的工具平臺、精確、可擴展及穩健的CFD求解器，將成為風洞仿真高效和主流方式。
隨著消費者意識的提高和監管的加強，主機廠面臨的不僅僅要提升產品本身的性能，還需要對產品使用中的問題進行良好的預測，而不單是選擇最有效的產品模型。對前期空氣動力學計算的需求正超過后期產品物理試驗的需求，而且，由于考慮到后期為達到車輛設計目標進行的巨大投入和市場損失，這就導致了在設計過程的早期需要可靠的空氣動力學性能預測。
本次高級應用培訓特別邀請到Altair美國空氣動力學專家為大家剖析OEM空氣動力學的挑戰，并詳細講解如何在早期設計階段預測真實空氣動力學性能。
展開 【9月27-28日 上海】2019整車風噪性能開發高級研討會
嘉賓介紹
王教授 同濟風洞中心
博士，教授，博士生導師，同濟大學汽車學院，上海地面交通工具風洞中心，科研部副主任，聲學部門負責人。
從事交通工具噪聲和氣動噪聲、環境噪聲控制方面研究30余年。負責或參加過汽車噪聲控制、氣動噪聲仿真分析、風洞實驗及技術方法研究；高速列車氣動噪聲仿真分析、控制及風洞實驗研究；飛機噪聲控制、適航噪聲驗證、測試技術研究；環境噪聲控制等方面的國家973、支撐計劃、國家自然科學基金，省部級，企業的課題、型號攻關和其它工程項目30余項。曾獲省部級獎項3次，獲授權專利6項，發表論文70余篇。為汽車工程學會空氣動力學分會風噪標準體系制定負責人和國內第一個風洞風噪標準編制負責人。
李博士 同濟風洞中心
博士，副研究員，博士生導師，同濟大學汽車學院，上海地面交通工具風洞中心，仿真分析組組長。
主要從事汽車、高速列車空氣動力學與氣動噪聲，汽車風洞技術等相關研究。負責國家級等縱向項目4項和企業級橫向項目8項，參與縱橫向項目十幾項。發表論文近50篇，近幾年被SCI收錄9篇，被EI收錄9篇論文。自2016年起擔任上海市流體力學專業委員會秘書長。
展開 CFD數值模擬技術在飛機設計中的應用
飛機空氣動力設計涉及的一些重點內容：
飛機空氣動力設計研制工作主要涉及機翼翼型設計、氣動噪音與模擬風洞實驗。在機翼設計中，超臨界翼型是改善飛機空氣動力性能的基本途徑之一。與常規翼型比較，超臨界翼型通過控制翼型外形，在設計點使翼型上表面出現較長范圍的超音速區，并利用等熵壓縮使超音速區以弱激波的形式結束。相對于常規翼型，超臨界翼型顯著提高了翼型的跨音速氣動特性，給機翼設計中在速度、厚度、升力系數等之間更大的選擇空間，為機翼設計提供一種新的設計思想。 提高遠程干線飛機的巡航馬赫數，能大大縮短飛行時間。超臨界機翼的臨界馬赫數高，能提供高的航程因子及大的抖振邊界，使飛機能有效降低巡航油耗。機翼氣動力布局參數對機翼阻力發散特性、抖振邊界、失速特性、力矩特性有直接的影響。超臨界機翼設計需要實現氣動與結構、部件與全機的綜合考慮，如何在氣動上兼顧設計點與非設計點、高速與低速、氣動力與氣動力矩從而滿足工程需要，這些都是超臨界機翼氣動力設計的難點。此外，對于三維增升裝置設計，還存在不小的困難，主要困難在于兩個方面。首先，外形復雜，機翼各段之間存在縫道，為了能在巡航狀態收起，翼型上往往還設計有方艙或凹槽，外形非常復雜且為多連通域。另外操縱面的偏轉會使外形上出現剪刀差的間斷，這樣的外形用CFD方法模擬具有相當的難度。其次，流動現象復雜。流動中各種粘性現象非常復雜，尺度差異很大。流動在剪刀差的端面會由于壓力不連續而導致強烈旋渦的產生，這一切對數值算法、湍流模式提出了極大的挑戰。即使是二維的增升裝置擾流中也存在激波附面層干擾、尾跡附面層干擾，尾跡相互融合，流動分離等復雜的粘性流動現象。
CFD在飛機外流模擬中的功能主要體現在：
(1) 可以在一定范圍內較準確地預測氣動力參數，代替部分風洞實驗；
(2) 可以與很多優化算法相結合，對氣動外形進行優化設計。
展開 
汽車開發中的空氣動力學及流體力學仿真
Hupertz 認為基于CAE 的實驗設計（DOE）是最佳的解決方案。DOE 可以讓工程師對大量的有關車輛造型和系統性能的設計參數的效果進行深入探索。對如何利用幾百次的測試運行有詳細規劃的優化軟件包是關鍵。此外，還有一個關鍵因素是復雜的變形工具，可以幫助設計人員知道如何對車輛造型做出改進。最后， “我們在用戶友好界面方面投入了大量精力，這樣設計人員和作圖人員就可以了解并直觀地理解空氣動力學工程師想表達的意思，”Hupertz 表示。
新車型，新擔心
CFD/CAE 軟件開發和解決方案供應商CD-adapco 公司道路交通總監Frederick Ross 指出，隨著CFD 軟件仿真技術的發展，其所服務的市場也在不斷發展和變化中。他認為電動汽車和電動汽車相關技術都是目前非常重要的設計對象。能源使用和管理對電動汽車和各種混合動力車來說都是非常重要的一項工作。有效的空氣動力學設計對這些車輛來說就意味著冷卻系統阻力、滾動阻力、風阻（Cd）以及傳動損失的減少。“人們為提高車輛燃油經濟性絞盡腦汁，事實上是包含了所有這些領域的一個整體工作。”他說道。
在這些分析中，系統仿真和彼此的交互與獨立的空氣動力學分析相比較來說更加重要。他舉例來說，2007 年，公司重新設計了STAR-CCM+ 代碼， 其目的是為了更容易地實現對系統仿真的分析。“這才是實現最佳設計的推動因素，而不僅僅是流體力學，”Ross 解釋道。STAR-CCM+ 涵蓋機械張力、熱傳遞以及空氣聲學，此外還有其他一些物理領域。STAR-CCM+ 還有一個耦合求解器，可以解決多個物理領域的問題。
開發流程本身是一個耦合系統，包含風洞測試和CFD 仿真。“今天所有大型汽車制造商每天都針對空氣動力學進行仿真和風洞實驗，”他說道。風洞實驗采用近似模型，與仿真差不多，只不過模型不同而已。
展開 汽車開發中的空氣動力學及流體力學仿真
風洞實驗采用近似模型，與仿真差不多，只不過模型不同而已。一旦原型和相關部件制作好，風洞實驗產生的結果更快。相比較來說，仿真可以進行一些通過物理方式永遠無法實現的設計測試。此外，仿真還可以對結果實現可視化， 而這些可能通過物理數據根本無法實現。“這兩種方式形成了完美的互補。”Ross 表示。
他還指出他的客戶提出需要更多的優化解決方案， 可以最大化地利用他們所做的仿真。該公司不久前收購了Red Cedar 公司，后者擁有一套產品，可以通過其專有的SHERPA 算法對設計進行優化。
在產品許可方面，考慮到一些用戶并不是一直有仿真的需求，CD-adapco 推出了Power-On-Demand 許可方式，每個案例并不限制軟件內核的使用次數。而對優化研究來說，客戶通常同時運行多個仿真任務。針對這種需求，CD-adapco 公司的Power Tokens 產品可以讓用戶運行一個大型仿真任務，也可以運行多個小的任務。
復雜性的處理
ESI 北美公司工程總監Mark Doroudian 認為計算能力的提升使高保真CFD 的應用成為可能。“對車輛周圍噪音仿真來說，我們在興趣區附近采用1-2mm 的網格單元尺寸，為了縮短周期時間，可以通過Linux 集群系統進行計算，”他表示。而對車輛周圍的流體結構仿真來說，網格劃分可以精確到5-10mm，最終模型可以包含8000 萬個單元，甚至更多，而這對今天的計算機來說也輕而易舉。
針對大多數車輛尺寸問題，包括造型及引擎蓋內流體力學仿真，ESI 通過OpenFOAM 軟件來實現。這是一款開源CFD 求解器，由OpenCFD 公司創建，由OpenFOAM 基金會發布。
展開 【技術】AICFD助力汽車空氣動力學設計
汽車空氣動力學研究主要有兩種方法：一種是進行風洞實驗，另一種則是利用計算流體動力學（CFD）技術進行數值仿真。相比風洞實驗，CFD數值仿真有著可再現性、周期短、成本低，以及全面且豐富的流場分析功能等優點。隨著計算機性能的不斷提高，CFD 軟件逐漸成為工程師的常用工具，通過數值仿真，在產品開發的初期就確立設計方案。外流場空氣動力學仿真計算作為CFD的一個方面，在現代汽車設計中扮演著至關重要的角色。
AICFD軟件介紹
AICFD 是由天洑軟件研發的一款智能熱流體仿真軟件，它實現對流動及傳熱的快速智能仿真。其功能可分為模型導入、網格自動快速生成、快速仿真、結果可視化和后處理、智能加速五大部分，涵蓋了從幾何模型到仿真結果的完整仿真分析流程。通過現代化的圖形界面結合數值仿真和智能加速算法，AICFD 向用戶提供了易用的智能熱流體仿真功能。 作為一款通用的熱流體仿真軟件，AICFD能夠幫助工業企業建立設計、仿真和優化相結合的一體化流程，較大程度地提高產品的開發效率。
軟件提供了工業設計中常用的流體仿真功能，流動類型包括單相不可壓縮流動、單相可壓縮流動（支持亞音速、跨音速和超音速流動）、傳熱、多相流等，它支持多區域的流動和傳熱模擬，使得其可應用于復雜工業流動如葉輪機械和換熱器內的流動和傳熱仿真。AICFD 提供多種穩健的數值格式和邊界條件以及常用的物理模型，它為能源動力、船舶海洋、航空航天和汽車等領域的設計人員提供了一個通用的熱流體仿真手段。
展開 【米思米電子元器件知識分享】- 空壓機的工作原理是什么？
5、風洞實驗、礦山通風換氣、金屬冶煉。
6、空氣爆破、沉船打撈、輪胎充氣。
