發布日期：2022-04-27 點擊率：87
汽車作為復雜性程度非常高的一種產品，在汽車研發以及量產過程中建立協同研發體系以提高產品開發效率、提升產品質量和綜合性能已成為國內外車企的共識。在汽車低風阻性能開發過程中，同樣需要大量的協同和平衡。本期邀請了廣汽研究院空氣動力學室主任陳志夫博士為大家解讀低風阻車量產開發的意義以及實踐經驗。
作者簡介
陳志夫
工學博士，現任廣汽研究院空氣動力學室主任，負責傳祺車型空氣動力學性能開發及體系能力建設，主要研究方向為汽車空氣動力學，汽車風噪控制，乘員艙熱舒適性，計算氣動聲學。
前 言
關于低風阻車的量產開發，作為一名空氣動力學工程師，本人近年來在工作中有一些不成熟的思考和體會，借此機會拋磚引玉，發表一些拙見，供業界朋友交流指正。
文中觀點純屬個人意見，由于本人認知有限，文中錯誤及紕漏敬請各位海涵。
低風阻車量產開發的意義
降低風阻對促進節能減排的意義眾所周知，在此，不做贅述。今天，僅從另外一個視角來解讀其意義。
量產開發不同細分市場的低風阻車是一個企業綜合研發能力強弱的風向標。
在當前顏值至上的時代，很少會有企業愿意為了打造低風阻車而犧牲顏值。與國外大型車企相比，自主企業打造一款低風阻量產車異常艱辛，其主要原因為：
開發投入少，單項目可支配風洞試驗時間一般低于50h，且CFD軟硬件計算資源有限，導致很多細節特征的降阻潛力并未被充分挖掘；
開發周期短，需要與之相適用的開發方法、協同認知及決策流程；
品牌溢價低，為了量產下護板、導流密封及主動格柵等氣動套件，需要先進的成本開發體系；
顏值要求高，低風阻量產車必然擁有低風阻外造型，這就要求造型設計團隊具有極高的綜合認知能力，在方案推進過程中愿意主動平衡氣動需求；
開發經驗少，隊伍整體偏年輕，受國內風洞試驗資源短缺的影響，空氣動力學性能開發工程師與CFD工程師基本等同，大多僅具備CFD能力，對仿真可靠性及性能開發推進認知不足，對開發工具間的協同認知不足，對相關工程約束要求認知不足。
因此，如何有效實現低風阻車的量產成為自主品牌車企爭相追逐的目標。
體系流程與團隊認知能力
每個汽車品牌都有各自的傳統、文化和意識，均會形成特有的開發體系與流程，并隨著正向開發的深入，其體系流程又在不斷更迭與完善。
個人認為，體系流程需建立在團隊認知能力的基礎上，國外先進企業的體系流程未必適合自身，適合自己的才是最好的，不與團隊認知能力相匹配的體系流程就會猶如空中樓閣。
在當前自主品牌的研發過程中，不僅要促進體系流程的科學化與實操效能，更要強調團隊認知能力的培養和構建。團隊認知能力強調共同目標驅動，彼此協調合作，責任共享與工作規則，繼而實現團隊成果大于個人總和。主要包含：
團隊的自主性，即主動反饋、主動溝通與主動關切的習慣；
團隊的思考性，即發現問題與尋求問題點解決對策的能力；
團隊的合作性，即接受矛盾沖突、排除自私、自我與自大，有原則地與他人協作。
只有形成一定的團隊認知能力，目標才能更清晰，合作才能更順暢，方法才能更科學，工作才能更高效。
體系流程是死的，而團隊認知能力是活的。
只有不斷提升團隊的認知能力，才能實現從團體(Group)到團隊(Team)的升華。
在風阻研發方面，理論與實際風阻性能對車輛性能影響的認知，CFD與風洞試驗的協同認知，CFD工具使用可靠性認知，開發類與驗證類風洞試驗運用認知，流場機理及評價模式認知，美學造型及工程工藝要素認知，開發過程信息與數字化認知，團隊內外協作分工認知等均是團隊認知能力建設的重要內容。
不以量產落地為目的的方案與技術研究均是低效能的。
量產開發中的平衡藝術
平衡是一個永恒的話題，技術的進步來自于舊平衡秩序的打破與新平衡秩序建立的需求驅動，對于開發一款低風阻量產車，勢必需要突破一些既定的壁壘，形成新的認知。
美學造型與氣動特征間的平衡
外造型氣動特征不宜獨立存在，需要成為美學造型的一部分。
不與美學造型特征相融合的氣動特征在量產推進過程中步履維艱，不符合力學基本原理和工程要求的美學造型就是繡花枕頭，因此，在開發過程中，不必輕易全盤否認對方的方案，而應在虛心學習中尋找解決矛盾的交集點。
例如，“X”型前臉及夸張霧燈造型盛行的當下，對低風阻量產開發極為不利，差的霧燈造型有時可以引起30 count風阻系數的損失，且車頭嚴重分離的氣流直接影響車尾改進方案的效果。為平衡該處造型與氣動的需求，設計霧燈飾條及氣幕是非常典型的解決方案。
當然，某個車型的最佳氣動特征僅能提供參考，不能完全照搬，牽一發而動全身，一個小的改動可能對整體產生較大影響。
熱管理與風阻性能間的平衡
以機艙流動為例，為了平衡風阻及熱管理性能，主動進氣格柵應運而生，然而面臨成本與重量的雙重壓力，品牌溢價相對較低的自主車型鮮少量產。
為了獲得低成本的解決方案，需要研究格柵開度及形狀、機艙零部件布置、下護板、氣壩、輪輞、擋泥板、導流密封、風扇及風扇罩等對各工況下機艙流動及冷卻模塊進風量的影響，明白其氣流從哪里來到哪里去，綜合提升機艙氣流利用率。
技術導向與價值導向間的平衡
風阻系數影響量為1 count或更小的方案是風阻開發團隊努力推進的目標，為了落實該方案，有時甚至與相關專業團隊爭得面紅耳赤，從技術角度來講，對技術的極致追求無可厚非，應該予以鼓勵。
然而，在當前開發資源短缺及開發周期較短的低風阻自主研發過程中，個人認為，要獲得精確的小貢獻量方案需要付出更多的時間及資源成本，因此，快速迭代、“抓大兼小或棄小”帶來的總體及團隊間接收益遠比死摳1 count帶來的直接收益要更具意義。
在效率與成本面前，團隊權威及團隊合作的順暢性遠比正確與錯誤更重要。
量產開發中的工具方法協同
在空氣動力學性能開發中的CFD仿真工具與風洞試驗工具基本屬于拿來主義，結合開發體系流程，對其兩者的協同應用經驗相對不足。例如：
縮比風洞與全尺寸風洞試驗的相關性；
縮比風洞試驗在開發中的作用及應用階段；
CFD仿真標準模型的適用性(階背、方背與快背車型，傳統與純電車型)；
CFD穩瞬態方法的組合應用(受計算資源所限，為提升仿真可靠性，需對不同區域方案采用不同方法)。
當前，一方面，受限于風洞試驗室參數數據的缺失，大部分仿真模型的物理條件并非與風洞試驗一致，因而很難形成嚴謹的對標，繼而掌握的仿真可靠性數據積累就不充分；另一方面，CFD及風洞試驗獲得的優化方案，在實際道路行駛時的節能貢獻究竟有多大等均未獲得足夠豐富的數據積累。
此外，物理理論的缺失，很難形成定量普適的分解評價方法，例如，通過CAD模型建立仿真模型，然后獲得力的數據與仿真流場信息，最后根據零碎的流場信息解析原因，然而，其中的物理過程缺少類似于渦聲理論一樣連接力與流場物理量的理論模型。
此外，隨著軟硬件計算資源的快速發展，各種新方法與新軟件應用層出不窮，例如基于GPU并行的LBM方法，基于大數據、人工智能的數據預測系統，都為空氣動力學性能開發方式提供了新的選擇和可能，因此，作為空氣動力學工程師，如何提升工具應用的信心及如何最大化利用有限工具資源是一個不可忽視的問題。
模塊化架構帶來的機遇與挑戰
好的模塊化架構一定程度上能夠奠定低風阻基因，而差的模塊化架構也容易引發系列車型相同的弊病。因此，在模塊化架構設計過程中如何控制空氣動力學關鍵點尤為重要。
例如在傳統車開發中，下車體布置不僅直接影響后續車型下車體氣流走向及下護板方案，還將影響最優外造型方案。在開發前期，首先需要考慮采用哪種手段合理控制布置要點，評估模塊化架構的性能帶寬，為低成本量產方案實施奠定基礎。然后通過不同的性能定位，實施不同的套餐方案及外造型氣動開發策略。
展 望
雖然低風阻車的量產開發面臨著諸多限制和挑戰，但近幾年呈現了一些細分市場優秀的低風阻自主品牌車，開始與國際巨頭同臺競技。
風阻系數間的賽跑無疑是一種隱形的創新驅動力，驅動全方位的思考與綜合研發能力的提升。相信隨著一批縮比與全尺寸風洞的相繼建成投入使用，必將一步步刷新自主研發的紀錄。
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