1 引言

綠色低碳轉(zhuǎn)型已成為我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)?！笆奈濉币?guī)劃綱要中提出，要加快推動(dòng)綠色低碳發(fā)展，推進(jìn)清潔生產(chǎn)，發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)，推進(jìn)重要領(lǐng)域的綠色升級(jí)。一直以來(lái)，交通運(yùn)輸行業(yè)是資源消耗和碳排放大戶(hù)，行業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，單車(chē)碳強(qiáng)度高，從整車(chē)零部件的生產(chǎn)到投入使用都與整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈節(jié)能減碳的實(shí)現(xiàn)密切相關(guān)。目前，交通運(yùn)輸排放占我國(guó)碳排放總量約10.4%，特別是公路運(yùn)輸，占全國(guó)交通運(yùn)輸碳排放總量85%以上，是交通碳排放絕對(duì)的主體和減排重點(diǎn)。相關(guān)的數(shù)據(jù)顯示，無(wú)論燃油車(chē)和新能源汽車(chē)，每降低10%空氣所產(chǎn)生的阻力，就能提高汽車(chē)5%的續(xù)航里程；每降低汽車(chē)0.01的風(fēng)阻系數(shù)，汽車(chē)就可以多行駛15-20km的里程，由此可見(jiàn)汽車(chē)空氣阻力對(duì)汽車(chē)的影響的確是非常大的。

總之，在移動(dòng)支付快速發(fā)展的背景下，商業(yè)銀行要想在市場(chǎng)中處于競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)就必須順應(yīng)市場(chǎng)變化和不斷創(chuàng)新。通過(guò)與第三方支付機(jī)構(gòu)合作，提高自身技術(shù)和實(shí)力，建立移動(dòng)支付生態(tài)圈，把握好移動(dòng)支付影響下的發(fā)展機(jī)遇，以積極開(kāi)放的競(jìng)爭(zhēng)姿態(tài)參與到市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新，達(dá)到立于市場(chǎng)不敗之地的目的。

目前，家庭使用轎車(chē)的風(fēng)阻系數(shù)大多都在0.25-0.30這個(gè)區(qū)間，最低的甚至可以達(dá)到0.22，風(fēng)阻系數(shù)高的如SUV車(chē)型的風(fēng)阻系數(shù)一般在0.32左右，這也是為什么SUV車(chē)型較家用轎車(chē)相比較，油耗較高的重要原因之一。而F1方程式賽車(chē)的風(fēng)阻系數(shù)大約在0.5以上，相比于我們的家庭用車(chē)風(fēng)阻系數(shù)大了很多，并且比生活中很多車(chē)型都要大很多。因?yàn)榉匠淌劫愜?chē)更需要的是高速和優(yōu)秀的穩(wěn)定性，如何去減小空氣阻力更加重要。根據(jù)產(chǎn)生的原因和作用機(jī)理的不同，空氣阻力可分為壓力阻力、升力、干擾阻力和摩擦阻力這四種。評(píng)價(jià)空氣阻力的參數(shù)依據(jù)就是汽車(chē)的風(fēng)阻系數(shù)，汽車(chē)的頭部、尾部的不同形狀、擋風(fēng)玻璃的傾斜角都會(huì)影響空氣阻力的大小，盡管水滴形是風(fēng)阻系數(shù)最低的車(chē)身形狀，但由于制造十分困難，且難以滿(mǎn)足我們對(duì)汽車(chē)的空間需求，所以很難在現(xiàn)實(shí)中實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)控制風(fēng)阻作為汽車(chē)行業(yè)中降低油耗的最重要的手段之一，本文對(duì)一新設(shè)計(jì)外型的環(huán)保競(jìng)賽車(chē)子外流場(chǎng)進(jìn)行分析，以確認(rèn)本次優(yōu)化車(chē)子外形來(lái)降低整車(chē)風(fēng)阻系數(shù)的最終效果

。

2 研究方法

在小型競(jìng)賽車(chē)比賽中，賽車(chē)不同的模型會(huì)對(duì)比賽的成績(jī)有較大的影響，為檢測(cè)一輛小型競(jìng)賽車(chē)的模型是否合理，研究競(jìng)賽車(chē)風(fēng)阻系數(shù)非常必要。本次仿真研究按照統(tǒng)一方程式與基本假設(shè)、模擬幾何形狀和邊界條件、網(wǎng)格劃分以及數(shù)值計(jì)算程序等四個(gè)步驟進(jìn)行。

2.1 統(tǒng)一方程式與基本假設(shè)

通過(guò)利用空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算理論，使用流場(chǎng)仿真計(jì)算，通過(guò)求解質(zhì)量守恒方程和動(dòng)量守恒方程，來(lái)獲取流場(chǎng)中任意位置的壓力和速度。在不失系統(tǒng)本身的物理現(xiàn)象情況下，簡(jiǎn)化模擬過(guò)程的復(fù)雜性和計(jì)算經(jīng)濟(jì)性，做了以下的基本假設(shè)：牛頓粘性流體，穩(wěn)態(tài)的紊亂流流場(chǎng)，計(jì)算區(qū)域進(jìn)口為均勻速度、出口為定常壓力，流體有定常性質(zhì)。利用ANSYS Fluent求解以下連續(xù)方程式與動(dòng)量方程式以求得速度與壓力分布。連續(xù)方程式：

風(fēng)阻系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系，其中雷諾數(shù)的定義為：

(式1)

動(dòng)量方程式：

在道路提升的基礎(chǔ)上，該村還高度重視全域保潔、鄉(xiāng)風(fēng)文明建設(shè)等工作，著力打造宜居宜業(yè)宜游的美麗鄉(xiāng)村。同時(shí)，扎實(shí)開(kāi)展“廁所革命”，211戶(hù)群眾用上了無(wú)害化衛(wèi)生廁所，補(bǔ)齊了生活品質(zhì)短板。

(式2)

之所以做上述這些事情，是因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在有能力有條件，為需要受教育的學(xué)生提供良好的教育環(huán)境。我們小時(shí)候的條件很艱苦，沒(méi)有很好的條件支持我們學(xué)習(xí)，我們深知其中的苦澀與艱辛，所以在自己經(jīng)濟(jì)實(shí)力允許的情況下會(huì)選擇資助，讓更多的孩子可以接受教育。

布魯姆教學(xué)目標(biāo)分類(lèi)理論的發(fā)展從1956年的1.0版本——金字塔形狀(識(shí)記、理解、應(yīng)用、分析、綜合和評(píng)估)到2001年由布魯姆的學(xué)生Anderson等人提出的2.0版本——金字塔形狀(識(shí)記、領(lǐng)會(huì)、運(yùn)用、分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造)。布魯姆將教育目標(biāo)劃分為認(rèn)知領(lǐng)域、情感領(lǐng)域和操作領(lǐng)域，共同構(gòu)成教育目標(biāo)體系。認(rèn)知領(lǐng)域的教育目標(biāo)可分為從低到高的六個(gè)層次：即識(shí)記→領(lǐng)會(huì)(理解)→運(yùn)用→分析→評(píng)價(jià)→創(chuàng)造，學(xué)生的思維由低階思維能力向高階思維能力發(fā)展，教育目標(biāo)從基礎(chǔ)目標(biāo)向高級(jí)目標(biāo)發(fā)展(圖1)[5]。

(式3)

式10表明壓力頭和速度頭相加等于一個(gè)定值，所以當(dāng)速度增加時(shí)，壓力就會(huì)降低；相反的壓力增加時(shí)，速度會(huì)降低。如果把所有速度頭都轉(zhuǎn)換成壓力頭，流體就處于停滯狀態(tài)，也就是在車(chē)輛表面形成停滯點(diǎn)。當(dāng)處于停滯點(diǎn)

=0m/s時(shí)，壓力最大。如圖5中a、b、c、d、e、f六圖所示，當(dāng)流體在車(chē)頭速度低時(shí)，所對(duì)應(yīng)的壓力就是增加；車(chē)子由車(chē)頭往中間自高處流動(dòng)時(shí)，由于流體截面積減小，造成流速增快。所以車(chē)子中間速度最大處，所對(duì)應(yīng)的壓力處于最小值。由車(chē)身最高處往車(chē)尾的部分，流動(dòng)截面積漸漸增加，造成流速下降，壓力回升，車(chē)子尾部速度較低，對(duì)應(yīng)的壓力就會(huì)增加，同時(shí)因?yàn)檫吔绲蛣?dòng)量流體無(wú)法抵擋逆向壓力梯度，造成分離現(xiàn)象而形成了車(chē)尾的尾流渦漩。圖5中a、b、c、d、e、f六圖對(duì)比，顯示車(chē)速不同時(shí)，整個(gè)車(chē)子的壓力隨速度的改變，這些變量隨著速度的提升而增大。

紊流方程：依據(jù)Launder and Spalding在1972年所提出的標(biāo)準(zhǔn)

和

紊流模式，分別由紊流動(dòng)能

(Turbulent Kinetic Energy)和消散率

(Dissipation Rate)兩條傳輸公式所組成的紊流方程式

。

和

的定義分別為(

=1，

為Near Wall Damping Function):

我們運(yùn)用軟件當(dāng)中的布林計(jì)算對(duì)我們的省油競(jìng)賽車(chē)模型和BOX進(jìn)行計(jì)算，如圖2，取出本研究的流場(chǎng)計(jì)算區(qū)域

。圖3所示對(duì)模型以及BOX各個(gè)邊界面進(jìn)行命名。

(式4)

(式5)

方程式(4)中的

為平均速度梯度所產(chǎn)生的紊流動(dòng)能，

的方程式表示如下：

=

(式6)

空氣阻力系數(shù)

與車(chē)輛的截面尺寸相關(guān)，計(jì)算公式如下：

(式7)

利用Mesh軟件對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，選取單元最大網(wǎng)格大小為0.2m，選擇高平滑度。在這些參數(shù)設(shè)定之下所建成的網(wǎng)格如圖4

。

(式8)

式中：

為升力系數(shù)，

為升力的大小，

為自由流的速率，

為流體的密度，特征面積

通常取為車(chē)輛正前向的投影面積。

剛節(jié)點(diǎn)模型是將支架立柱看作是有側(cè)移框架柱，分別計(jì)算出相交于柱上端、柱下端的橫梁線(xiàn)剛度之和與柱線(xiàn)剛度之和的比值k1、k2，再查文獻(xiàn)3得到立柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μ，由公式（1）計(jì)算出長(zhǎng)細(xì)比，查文獻(xiàn)3得穩(wěn)定系數(shù)ψ，再代入公式（2）即可。對(duì)于結(jié)構(gòu)和荷載分布不對(duì)稱(chēng)時(shí)，需要對(duì)規(guī)范得到的立柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μ進(jìn)行修正，采用公式（3）。

(式9)

2.2 模擬幾何形狀與邊界條件

利用Design Modeler導(dǎo)入省油競(jìng)賽車(chē)的幾何圖形(長(zhǎng)2948.29mm,寬895.59mm，高892.27mm)并且在汽車(chē)模型外面建立一個(gè)BOX，分別取8倍的車(chē)長(zhǎng)，6倍的車(chē)高，9倍的車(chē)寬作為BOX的長(zhǎng)寬高。

紊流動(dòng)能和

紊流消散率，可由下列方程式中求得：

我國(guó)城市軌道交通行業(yè)發(fā)展初期，為了在無(wú)經(jīng)驗(yàn)可借鑒的前提下能實(shí)現(xiàn)城市軌道交通車(chē)輛的維修和維護(hù)，北京、上海、廣州等城市軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)單位沿襲了我國(guó)干線(xiàn)鐵路的做法,從而形成了該類(lèi)維修集約范式。

2.3 網(wǎng)格劃分

式中：

為阻力的大小，

為自由流的速率，

為流體的密度，面積

通常取為正向的投影面積。另外，在垂直車(chē)輛的方向，也可仿照式(7)形式求得升力系數(shù)。

圖4所展示的黑色區(qū)域乃是對(duì)車(chē)輛表面進(jìn)行網(wǎng)格的加密所造成的結(jié)果，建成后共1739434個(gè)網(wǎng)格

。因?yàn)樵诠腆w表面會(huì)產(chǎn)生速度邊界層，為了要精確解析這些大的速度梯度，我們對(duì)車(chē)輛模型表面附近進(jìn)行了網(wǎng)格的加密，本模擬邊界層加密采用5層柱狀邊界層網(wǎng)格，增長(zhǎng)率為1.2倍，車(chē)的底盤(pán)與周?chē)帟?huì)有網(wǎng)格加密的現(xiàn)象出現(xiàn)

，最終建成之后的網(wǎng)格數(shù)量為1443710個(gè)。在網(wǎng)格劃分中，分別用不同的網(wǎng)格數(shù)測(cè)試所得結(jié)果，其網(wǎng)格數(shù)80萬(wàn)與150萬(wàn)所得阻力系數(shù)的數(shù)據(jù)低于誤差3%以?xún)?nèi)。因?yàn)榭紤]到計(jì)算的精度與計(jì)算的時(shí)間，因此計(jì)算網(wǎng)的格數(shù)量均保持在110萬(wàn)左右。

2.4 數(shù)值計(jì)算程序

在求解前述的質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒與紊流方程式(1)-(5)，在Fluent軟件中設(shè)定流體性質(zhì)、邊界條件、離散數(shù)值模型、求解疊代方法以及計(jì)算收斂條件

。得到收斂解之后的后處理則是要畫(huà)出本研究需要的速度場(chǎng)與壓力場(chǎng)，并取出升力、阻力與升力系數(shù)和阻力系數(shù)的數(shù)據(jù)。

129 良、惡性肺磨玻璃結(jié)節(jié) CT 特征及其鑒別診斷意義 趙家義，韓一平，楊立信，金 海，陳 煒，生 晶，左長(zhǎng)京，鄭建明

3 結(jié)果與討論

3.1 速度場(chǎng)

假設(shè)流動(dòng)滿(mǎn)足以下條件：對(duì)于不可壓縮、質(zhì)點(diǎn)沿一條直線(xiàn)，無(wú)摩擦、穩(wěn)流和忽略位能的影響，其伯努利方程式：

(式10)

為Kronecker符號(hào)，定義為：

=1,

=

;

=0,

≠

。

雖然PHEV的購(gòu)買(mǎi)價(jià)格較傳統(tǒng)轎車(chē)和混合動(dòng)力轎車(chē)略高(目前約為1.2倍)，但由于外接電池的高容量、制動(dòng)能量回收等新技術(shù)的應(yīng)用，使得車(chē)輛在城區(qū)內(nèi)行駛可以基本實(shí)現(xiàn)零排放，燃油經(jīng)濟(jì)性也比普通汽車(chē)提高了2～5倍。

圖6中a、b、c、d、e、f六圖中不同速度的流線(xiàn)圖，可以直接看出不同速度下流線(xiàn)型態(tài)變化不大，顯示出本新設(shè)計(jì)外型的競(jìng)賽車(chē)在本研究探討的速度范圍都能表現(xiàn)出良好的流線(xiàn)型特征。

3.2 車(chē)身表面壓力分布

依據(jù)牛頓第三運(yùn)動(dòng)規(guī)律，當(dāng)汽車(chē)車(chē)身周?chē)牧黧w速度增加時(shí)，車(chē)身在該處的流場(chǎng)壓力就會(huì)降低；汽車(chē)車(chē)身周?chē)牧黧w壓力增加時(shí)，車(chē)身在該處的流場(chǎng)速度就會(huì)降低。當(dāng)處于停滯點(diǎn)V=0m/s時(shí)，流體受固體表面作用的壓力最大，因此在停滯點(diǎn)位置流體作用在固體車(chē)子表面上也會(huì)呈現(xiàn)最大的壓力。如圖7中a圖，觀(guān)察汽車(chē)的速度分布圖，在整部車(chē)子中，車(chē)頭和車(chē)位的速度較低，汽車(chē)所對(duì)應(yīng)的流體壓力就會(huì)偏大；在車(chē)子中間位置，流體速度是整部車(chē)子中最大的，車(chē)身所對(duì)應(yīng)的流體壓力也是整部車(chē)子中最小的。通過(guò)分析所得這些流體作用在車(chē)輛表面的壓力分布情況以及車(chē)身表面的速度梯度分布，就是用來(lái)計(jì)算車(chē)輛在正常行駛時(shí)所受到的壓力阻力與摩擦阻力的試驗(yàn)根據(jù)，并且這兩種阻力的和，就形成了我們所說(shuō)的風(fēng)阻。在圖7中a、b、c、d、e、f六圖中，通過(guò)對(duì)比不同速度下速度和壓力的分布，當(dāng)車(chē)輛的速度提升時(shí)，停滯壓力也會(huì)跟著增加。

3.3 風(fēng)阻系數(shù)

具前述模擬結(jié)果，改變?nèi)肟陲L(fēng)速，觀(guān)察風(fēng)阻系數(shù)Cd的改變。通過(guò)多次測(cè)試風(fēng)阻系數(shù)，得到圖8,風(fēng)阻系數(shù)急速降低后，最后一直保持接近于穩(wěn)定數(shù)值。

表1中改變速度，分別利用雷諾數(shù)Re、風(fēng)阻系數(shù)C

、升力系數(shù)C

的公式，計(jì)算得到表中數(shù)據(jù)。從折線(xiàn)圖9，可以直接觀(guān)察到雷諾數(shù)隨風(fēng)阻系數(shù)的變化，逐漸遞減，在折線(xiàn)圖中加入一條趨勢(shì)線(xiàn)，可以得到一組風(fēng)阻系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系圖。從折線(xiàn)圖10，可以看出雷諾數(shù)Re隨升力系數(shù)C

的變化。升力系數(shù)很小，一點(diǎn)點(diǎn)的變化就會(huì)很明顯，升力系數(shù)是負(fù)數(shù)，說(shuō)明與車(chē)子的下壓力有關(guān)，一般的房車(chē)與跑車(chē)會(huì)設(shè)計(jì)成后方下壓的負(fù)升力，有助于改善操控性

。

4 結(jié)論

本文利用數(shù)值模擬計(jì)算流體力學(xué)軟件ANSYS Fluent，探討一新設(shè)外型的競(jìng)賽用省油車(chē)的外流場(chǎng)和車(chē)輛所受到的風(fēng)阻系數(shù)，考慮的車(chē)輛行駛速度分別為10 km/hr、20 km/hr、30 km/hr、40 km/hr、50 km/hr 和 60 km/hr。綜合本研究結(jié)果可得下列幾點(diǎn)結(jié)論：

1、本車(chē)身尾端采用漸縮的曲面，讓壓力回升，使速度場(chǎng)后有較小的尾流區(qū)，整體流線(xiàn)由車(chē)子前方到后方?jīng)]有很快發(fā)散，證明車(chē)子后方尾流區(qū)域不大，風(fēng)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常用車(chē)輛的風(fēng)阻，有效減小了省油車(chē)的風(fēng)阻系數(shù)以達(dá)到節(jié)能的效果。

2、在壓力場(chǎng)方面，車(chē)身的設(shè)計(jì)使前部停滯區(qū)的高壓范圍和后方的負(fù)壓真空區(qū)很小，受到的阻力效果低于常用車(chē)輛，因此在車(chē)輛速度越快時(shí)，省油效果將會(huì)越明顯。

（2）砼配合比要求：耐久性：氯離子滲透28d電通量小于750庫(kù)侖；強(qiáng)度：設(shè)計(jì)28d軸心抗壓強(qiáng)度為35mpa；塌落度：175+40mm；水灰比：≤0.4；原材料性能：滿(mǎn)足規(guī)范要求。

3、在網(wǎng)格劃分中，分別用不同的網(wǎng)格數(shù)測(cè)試所得結(jié)果，其網(wǎng)格數(shù)80萬(wàn)與150萬(wàn)所得之?dāng)?shù)據(jù)低于誤差3%以?xún)?nèi)。也為避免計(jì)算時(shí)間過(guò)久，因此計(jì)算網(wǎng)格數(shù)量均保持在110萬(wàn)網(wǎng)格左右。

4、模擬分析結(jié)果顯示，本次新設(shè)計(jì)外型的省油競(jìng)賽車(chē)，在競(jìng)賽車(chē)的行駛速度范圍內(nèi)，風(fēng)阻系數(shù)約在0.1的大小，比一般車(chē)輛風(fēng)阻系數(shù)小很多，充分表明本次新外型競(jìng)賽車(chē)的低風(fēng)阻性能。根據(jù)本研究肯定低風(fēng)阻性能所做出的實(shí)車(chē)如圖11所示。

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