特斯拉用计算机测试车身空气扰流①

空气对汽车的影响最终是通过三个力和三个力矩表现在汽车车身上的。在风洞测试中，通过人为改变参考系，汽车变成静止的，空气则以一定的速度流过汽车，产生和实际相同大小的力和力矩。显而易见，风洞试验对路面的模拟最为复杂。因为通常情况下的公路行驶中，地面具有和周围流体相同的速度（静止），而且相对汽车是运动的。虽然固定地面风洞在汽车研发领域已经有几十年的历史，但是更现代化的风洞增加了一系列控制边界层和模拟地面的方法。同时，让地面在CFD仿真计算中动起来的难度很小，让它具有和周围流体相对应的运动速度很容易实现。

为了尽量符合真实流态，最新的研究也开始考虑环境风速和紊流的影响。因为空气对汽车的影响只有在较高车速才较为明显，所以研究重点主要集中在高速行驶工况。在这里，最常见的流场分为三种：开阔地形、路边障碍、城市驾驶。这三种流场代表了车辆可能遇到的多种空气动力学状态。

但是，在风洞试验室中完全重现以上流场的所有涡流尺度是非常困难的。被动系统可以复制小尺度涡流，主动系统可以复制大尺度涡流。在复制地面方面，CFD计算流体力学可以轻松地产生任何所需要的涡流尺度，方法是改变涡流强度和涡流长度尺度六个指标。

然而，风洞可以非常方便地模拟稳态侧风。为了收集不同风向角度的试验数据，每套风洞设备都要具备车辆转台。实验人员一般会首先确定测试所需的风向角，然后分别试验、收集数据。然后空气动力学工程师进行分析，修改设计，平衡侧风性能和其他性能。