Detektivarbete i vindtunneln
Audi Sverige Design
Detektivarbete i vindtunneln

Detektivarbete i vindtunneln

Audis aerodynamikexperter använder en egen vindtunnel för att optimera luftflödet på Audi RS e-tron GT.

Text: Bernd Zerelles ― Foto: Robert Fischer ― Film: graupause Lästid: 6 min

Förbruknings- och utsläppsnivåer enligt WLTP.

Close-up of the fan in the Audi aeroacoustic wind tunnel.Close-up of the fan in the Audi aeroacoustic wind tunnel.

Det första man slås av när man ser fläkten i Audis vindtunnel är avståndet mellan ändarna på de 20 rotorbladen. Beror det på slarv eller dålig precision? Dr. Moni Islam, Utvecklingschef över aerodynamik & aeroakustik, försäkrar oss om att så inte är fallet:

”När fläkten går på maxeffekt, 2 720 kW, är centrifugalkraften så stark att aluminiumbladen tänjs ut så passa att bladen nästan nuddar varandra. Faktum är att vi kan generera en vindhastighet på 300 km/h i denna testsektion.”

Wind Tunnel

Sedan behöver vi lämna vindtunneln. Fläkten med en diameter på fem meter börjar sakta röra på sig. Luftflödet stabiliseras av 27 skovlar bakom fläkten och den turbulens som skapas lugnas ned av att luften passerar ett galler. Därefter följer en bikupemönstrad passage som rätar upp luftflödet ytterligare. Sedan accelererar luften genom ett komprimerande munstycke innan den når den huvudkammaren och en Audi RS e-tron GT med exakt rätt hastighet.

Close-up of the turning vanes in the Audi aeroacoustic wind tunnel.Close-up of the turning vanes in the Audi aeroacoustic wind tunnel.
Thomas Redenbach, Head of Aerodynamics & Aeroacoustics Development – Vehicle Projects at Audi.Thomas Redenbach, Head of Aerodynamics & Aeroacoustics Development – Vehicle Projects at Audi.
Side view of the Audi RS e-tron GT in the wind tunnel. Side view of the Audi RS e-tron GT in the wind tunnel.

Bilen står på en platta som mäter hur de aerodynamiska krafterna påverkar bilen. Hjulen står på band som rör sig i samma hastighet som vinden och under bilen finns ett brett band som simulerar vägytans rörelser relativt till bilens hastighet. Aerodynamikexperterna kallar detta för ”full ground simulation”, och det är det absolut bästa sättet att simulera luftflöde runt bilen.

När luften passerat bilen fångas luften in och dirigeras tillbaka mot fläkten. Luften rör sig alltså runt, runt i vindtunneln. Låter det komplicerat? Det är det också.

Dr. Kentaro Zens, the aerodynamicist responsible for the Audi RS e-tron GT, pointing to the underbody of the sports car.Dr. Kentaro Zens, the aerodynamicist responsible for the Audi RS e-tron GT, pointing to the underbody of the sports car.
Dr. Kentaro Zens and Thomas Redenbach in discussion in front of a number of computer screens, with the Audi RS e-tron GT{ft_rs-e-tron-gt} behind a window in the background.Dr. Kentaro Zens and Thomas Redenbach in discussion in front of a number of computer screens, with the Audi RS e-tron GT{ft_rs-e-tron-gt} behind a window in the background.

Jakten på det perfekta luftflödet

Dr. Kentaro Zens, ingenjör med ansvar för aerodynamik och aeroakustik på Audi RS e-tron GT, säger: ”När man kör rör sig bilen genom luften. I vindtunneln är det precis tvärt om. Bilen står stilla och luften ska passera bilen så jämnt som möjligt. Och vi jobbar hårt för att hitta det perfekta luftflödet.”

Från sin postion precis bredvid kontrollpanelen kan han läsa av all relevant data: Vad har bilen för luftmotstånd, hur mycket lyfter fram- respektive bakaxeln i vilka hastigheter, och så vidare. 

Bredvid honom står Thomas Redenbach, chef för aerodynamik- och aeroakustikutveckling: ”När vi öppnade vår vindtunnel var det den första i sitt slag som kunde simulera både vind- och vägförhållanden på en sådan extrem nivå”

Vindtunneln är i drift i upp till sex dagar i veckan, mellan 07.00 till 22.30, uppdelat på två skift. Sedan införandet av WLTP-körcykeln har vintunnelns fulla potential tagits tillvara.

”Vindtunnelns komplexitet kräver mycket av våra tekniker, och tack vare dem har  den kunnat vara tillgänglig för oss varje dag i många år. Vilket har varit avgörande eftersom vi är tvungna att bistå myndigheterna med data från vindtunneln för att bekräfta våra WLTP-värden.”

Varje detalj som minskar luftmotståndet ökar ökar bilens räckvidd

Dr. Moni Islam

Dr. Moni Islam, Head of Development Aerodynamics & Aeroacoustics at Audi, inside the noise-cancelling system of the wind tunnel.Dr. Moni Islam, Head of Development Aerodynamics & Aeroacoustics at Audi, inside the noise-cancelling system of the wind tunnel.
Smoke flows along the body of the Audi RS e-tron GT{ft_rs-e-tron-gt} after passing the exterior mirror.Smoke flows along the body of the Audi RS e-tron GT{ft_rs-e-tron-gt} after passing the exterior mirror.
Workstation with two screens showing recordings from the wind-tunnel and measurement data.Workstation with two screens showing recordings from the wind-tunnel and measurement data.

En vindtunnel kan inte ersättas av simulering

Datorsimuleringar spelar en allt större roll inom aerodynamikutveckling. Computational Fluid Dynamics (CFD) simulerar luftflöden, och gör det möjligt att analysera och studera flödesmönster. Så varför spendera så mycket tid och pengar i vindtunneln? 

Thomas Redenbach: ”Vindtunneln är vårt viktigaste verktyg, det är också med den som vi kan bekräfta resultaten från våra simuleringar. Vi vill fortsätta utveckla våra simuleringar och för att försäkra oss om att de är precisa och riktiga behöver vi jämföra våra beräkningar med testresultaten”

Samtidigt blir datorsimuleringarna bättre och bättre och därmed också ett viktigare hjälpmedel.

”Under utvecklingen av Audi RS e-tron GT lade vi oerhört mycket tid på simuleringsarbete, över 9 miljoner CPU-timmar. Därefter lade vi 150 timmar i vindtunneln med bilen, vilket inte alls är mycket. Att jämföra med de 600 timmar som vi lade i vindtunneln under utvecklingen av Audi R8”, säger Kentaro Zens.

Det understryker designkvaliteten på Audi RS e-tron GT, men också att utvecklingsprocessen har blivit kortare. Den inslagna vägen tänker Audi fortsätta gå på också med framtida modeller.

”Vindtunneln och CFD verktyg som kompletterar varandra när man arbetar med aerodynamik. Vindtunneln är snabb och precis vilket gör att vi kan arbeta effektivt, medan CFD har den fördelen att den ger oss oerhört stora mängder data. Baksidan med det är att den informationen behöver behandlas och sedan analyseras för att vara värdefull. Men utan något av dessa verktyg hade det inte varit möjligt att vara i framkant i aerodynamikutvecklingen”, tillägger Moni Islam.

Vi lägger enormt mycket tid på de sista 20 procenten av aerodynamikutveckling

Thomas Redenbach

Få ut all räckviddspotential

Audi RS e-tron GT har flera aerodynamiska fördelar, inte minst det helt platta underredet. Men utmaningarna för de 31-man starka aerodynamikutvecklingsteamet på Moni Islams avdelning växer.

”Det minsta lilla vi kan sänka luftmotståndet ökar bliens räckvidd”, säger Moni Islam.

Aerodynamikernas arbetssätt handlar om att analysera data, beräkna och ofta ställa sig frågan: ”om vi ändrar geometrin på punkt X, hur påverkar det luftflödet?”. Sen påbörjas det som Moni Islam beskriver som ett detektivarbete – eftersom man inte kan se luften. I stället får man analysera den data som samlas in i vindtunneln. För att snabbt kunna se skillnader använder teknikerna lösa delar som kan placeras på bilen. Dessa tas fram genom datorsimuleringar och testas sedan skarpt i vindtunneln. Mellan varje test analyseras hur luftflödet ändrades, hur det påverkade aerodynamiken.

Thomas Redenbach and Kentaro Zens in discussion, standing under the raised Audi RS e-tron GT. Thomas Redenbach and Kentaro Zens in discussion, standing under the raised Audi RS e-tron GT.
A hand indicates a plastic lip on the vehicle underbody. A hand indicates a plastic lip on the vehicle underbody.

Detektivarbete för minskat luftmotstånd

”Du kan utveckla 80 procent av en bils aerodynamik på 20 procent av tiden. Men vi investerar enormt mycket tid i de sista 20 procenten för att hitta de sista detaljerna och förbättra luftflödet. Det krävs att vi är noggranna och dedikerade för att kunna leverera produkter av allra högsta klass”, säger Thomas Redenbach.

Vilken är då den enskilt viktigaste aerodynamikdetaljen på Audi RS e-tron GT?

”Luftintagen i den nedre delen av fronten, och dess slussliknande lösning. Det är när luften kommer in i luftintaget och porten stängs som problemen börjar. Luften kan fly åt alla håll och kanter och det vill du inte. Så att hålla luftflödet under kontroll och precist har varit oerhört viktigt” säger Kentaro Zens.

Zens poängterar också de så kallade luftgardinerna vid hjulhuset.

”Vi arbetade nära designavdelningen och stämde av veckovis. Det resulterade i en optimal aerodynamisk lösning för luftflödet från fronten till sidan av bilen – som också sömlöst passade in i bilens design. Allt på Audi RS e-tron GT har en funktion och ett syfte, och det är något jag är oerhört stolt över”.

Smoke flows through the air curtain to the wheel arch of the Audi RS e-tron GT{ft_rs-e-tron-gt}.Smoke flows through the air curtain to the wheel arch of the Audi RS e-tron GT{ft_rs-e-tron-gt}.

Aerodynamikens mål är att underlätta design

Dr. Kentaro Zens

Den bakre spoilerns position justerades på millimeternivå tills den optimala hittades. En annan detalj som ligger Kentaro Zens varmt om hjärtat är den skarpa kan som är integrerad i bakljuset.

”Det skapas komplexa virvlar bakom en Audi RS e-tron GT, mycket tack vare den tredimensionella formgivningen. Att få luften att flöda rent över det är svårt, och i våra simuleringar kunde vi se att de fanns förbättringspotential runt bakljuset”.

”Turligt nog fanns César Muntada, Head of Light Design på Audi på plats i vindtunneln under den här testsessionen. Han kunde snabbt modellera fram en något utåtgående båge inne i bakljuset på en lermodell. En lösning som nu finns på produktionsmodellen. Modifikationen gjorde det möjligt att skapa ett luftflöde som separerar sig bakom bilen på ett mycket lugnare sätt, snarare än att vända inåt generera fler virvlar. Något som hade påverkat luftmotståndet negativt.” 

”Aerodynamikens mål är att underlätta design”, säger Kentaro Zens.

Smoke flows over the rear spoiler of the Audi RS e-tron GT.Smoke flows over the rear spoiler of the Audi RS e-tron GT.
Close-up of the fan of the wind tunnel. Close-up of the fan of the wind tunnel.
 
The Audi RS e-tron GT in a photo studio.

Fantasin förverkligad

Audi RS e-tron GT kombinerar en imponerande prestanda med banbrytande design.

Förbruknings- och utsläppsnivåer enligt WLTP.