整车气动性能研究
一、意义
运用风洞实验与模拟仿真技术，保证整车的气动性能达到较高的水平；在产品的整个开发过程中，应用仿真手段优化整车的气动性能。并通过少量的风洞实验保证仿真的精度和准度。课题研究依托战略项目AB03进行，成果可应用了所有自主研发车型。
课题成功后，我司可将CFD技术用于汽车外形同步开发，选出具有良好气动性能的风阻小，风噪低，操控稳定性好的的汽车外形，提高我司产品的性能和竞争力。
同时CFD技术可以部分取代风洞实验，可节省大量的样件试制费用及风洞实验费用，缩短开发周期。以开发一款新车为例，从CAS面阶段到油泥模型阶段，再到A面冻结，造型反复修改次数不少于10次，按照正常的开发流程，期间风洞实验次数不少于5次，按照每次实验费用20万人民币计算，实验费用就要100万，如果算上人员、试制及运输费用，应该在150万以上。每次风洞实验按5个工作日计算，需要25个工作日，时间开发过程中最难协调的问题。
二、技术方案、路线及技术指标
（一）技术基础：
汽车行驶时除了受到来自地面的力以外，还
受到周围气流的气动力作用，气流的作用主要是
产生升力和阻力。当有侧风存在时，来流速度和
汽车对称平面之间存在横摆角，于是就存在一个
侧向力。三个气动力的合力作用点成为风压中心
C.P。风压中心在汽车的对称平面内，但它不一
定与重心（CG）重合。所有力放在重心上来研究，
就产生了三个气动力矩。图1、气动力和气动力矩示意图空气作用于车身的向后的纵向分力称为气动阻力，这种阻力与车速平方成正比，为了克服气动阻力所消耗的功率和燃料是随车速的三次方急剧增加的，当车速超过100km/h时，发动机功率有80%用来克服气动阻力，要消耗很多燃料，在高速行使时，如能减少10%的气动阻力，就可使燃料经济性提高百分之十几，当前汽车开发十分重视气动阻力系数CD，因为它直接关系到汽车动力性，经济性。
在车身上产生升力，汽车的附着力减小，影响操纵稳定性和驱动力。重量轻的汽车，特别是重心靠后的汽车，对前轮的升力特别敏感，这种情况对行驶中的汽车非常危险，即当前
端有升力使其上浮时，升力又随着车速的增加而继续增加，由于前轮失去附着力，而使汽车失去控制。
如果侧向力的作用点与坐标原点有个距离（这个值只随车身形状和横摆角而变化），即产生绕z 轴回转的横摆力矩，如果侧向力的合力通过侧向反作用力中心，汽车将保持直线行驶，但相对原行驶方向会有偏转，如果侧向力的合力作用在侧向反作用力中心以前时，汽车将随着风的方向转向，并且产生横摆力矩，使汽车向着风的方向摆动，造成稳定性恶化。要提高汽车行驶方向稳定性，不仅要减小侧向力，而且应该将其作用点向车身后方移动。
由于来自车身侧面及其周围气流的影响，产生了绕x 轴的侧倾力矩。这个力矩通过悬挂装置到车架至左右车轮，引起车轮负荷的变化，对应于力矩回转的方向，使一侧车轮的负荷增加，而另一侧车轮负荷减小。
CFD 就是将流体力学传统三方程用有限元或者有限体积的方法离散，在微元上对方程进行求解，再通过不同的迭代方式逐渐搜索出微元所在位置的质量、动量、能量的真值，最后通过插值的方法求取整个流场的流动状态，从而确定汽车在行驶过程中所受到的气动力。
（二）技术方案及路线：
课题前期通过调研和软件培训，掌握数值仿真的方式方法。然后依托AB03项目，对AB03车型气动性能进行仿真计算。样车试制后，对样车进行风洞试验，全面掌握样车的气动的性能。完成试验结果和仿真计算结果的分析对比，修正仿真的方式方法，再应用仿真手段优化样车的气动性能。在实施过程完成课题的主要输出成果：整车气动性能开发流程、气动性能仿真分析标准、数值模拟与试验差异性研究报告、仿真计算报告、风洞试验规范等。
软、硬件 试验技术方案
气动性能验收依据
图2 技术路线图
（三）技术指标：整车气动阻力系数、升力系数；试验与仿真的相关度。
整车气动性能研究 一、意义 运用风洞实验与模拟仿真技术，保证整车的气动性能达到较高的水平；在产品的整个开发过程中，应用仿真手段优化整车的气动性能。并通过少量的风洞实验保证仿真的精度和准度。课题研究依托战略项目AB03进行，成果可应用了所有自主研发车型。 课题成功后，我司可将CFD技术用于汽车外形同步开发，选出具有良好气动性能的风阻小，风噪低，操控稳定性好的的汽车外形，提高我司产品的性能和竞争力。 同时CFD技术可以部分取代风洞实验，可节省大量的样件试制费用及风洞实验费用，缩短开发周期。以开发一款新车为例，从CAS面阶段到油泥模型阶段，再到A面冻结，造型反复修改次数不少于10次，按照正常的开发流程，期间风洞实验次数不少于5次，按照每次实验费用20万人民币计算，实验费用就要100万，如果算上人员、试制及运输费用，应该在150万以上。每次风洞实验按5个工作日计算，需要25个工作日，时间开发过程中最难协调的问题。 二、技术方案、路线及技术指标 （一）技术基础： 汽车行驶时除了受到来自地面的力以外，还 受到周围气流的气动力作用，气流的作用主要是 产生升力和阻力。当有侧风存在时，来流速度和 汽车对称平面之间存在横摆角，于是就存在一个 侧向力。三个气动力的合力作用点成为风压中心 C.P。风压中心在汽车的对称平面内，但它不一 定与重心（CG）重合。所有力放在重心上来研究， 就产生了三个气动力矩。图1、气动力和气动力矩示意图空气作用于车身的向后的纵向分力称为气动阻力，这种阻力与车速平方成正比，为了克服气动阻力所消耗的功率和燃料是随车速的三次方急剧增加的，当车速超过100km/h时，发动机功率有80%用来克服气动阻力，要消耗很多燃料，在高速行使时，如能减少10%的气动阻力，就可使燃料经济性提高百分之十几，当前汽车开发十分重视气动阻力系数CD，因为它直接关系到汽车动力性，经济性。 在车身上产生升力，汽车的附着力减小，影响操纵稳定性和驱动力。重量轻的汽车，特别是重心靠后的汽车，对前轮的升力特别敏感，这种情况对行驶中的汽车非常危险，即当前
汽车性能开发介绍 一、汽车性能介绍 1.汽车性能定义 假如我们买了一辆车，首先是买了一辆实实在在的车，是看得见摸得着的车。与此同时，也购买了汽车带给我们的快感，也购买了汽车带给我 们的安全感，也购买了汽车带给我们的舒适与欢乐，也购买了汽车应具有 的社会责任与义务… 由此我们再进行汽车设计开发时，不仅仅要考虑汽车物理结构的设计，更重要的是要考虑汽车结构所应具有的满足顾客需求的内在特性，这些特 性，我们称之为汽车性能，准确的说，汽车性能是指汽车能适应各种使用 条件、满足顾客使用需求及社会环境需求的能力。 2.汽车性能分类 由前面汽车性能的定义不难看出，在各种使用条件下汽车均应满足顾客与社会环境的需求，因此，从顾客与社会环境需求角度出发，可以讲汽 车性能划分为以下16项： 1)总布置及工效性 General layout and performance 指汽车的总布置、装配及维修方便性、运输、保管、通过性等相关 指标。 2)人机工程 Ergonomic 指使整车设计适应人体结构的要求，确保人-机系统工作的高效、 舒适性。本标准指居住舒适性和人机界面性能，具体为车内乘坐姿 势及空间、操作方便性、上下车方便性、座椅舒适性、视野等指标。 3)造型及颜色 Styling and Color
指车辆内外部形状风格及色彩搭配特征，具体指汽车的造型风格、风阻洗漱、颜色基调及色彩搭配。 4)动力性 Power Performance 指汽车在良好路面直线行驶时由车辆受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。其评价指标为最高车速、加速能力、爬坡能力、驾驶性、牵引能力等。 5)燃油经济性 Fuel Economy 指汽车以最少的燃料消耗量完成单位运输工作量的能力，其评价指标为设计标准载荷下每行驶100公里消耗掉的燃料量（升）。汽车燃油经济性的指标包括等速油耗、综合油耗、行驶里程等。 6)操纵稳定性 Steering/Handling Stablity 指汽车在行驶状态下能否完全按照驾驶员的意愿（操作）完成改变运动方向和改变运动速度，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持行驶的能力，它包括转向回正、稳态回转、转向轻便、蛇行、直线行驶稳定性等。 7)平顺性 Ride Comfort 指汽车在行驶状态下，由于路面不平而引起的座椅振动对乘员舒适性的影响程度。其工作内容包括随机输入（等效均值等），不平路面座椅振动。 8)可靠耐久性 Reliability and Durability 可靠性指汽车在规定的条件下，规定时间内，完成功能的能力。耐久性指汽车在规定的使用和维修的条件下，达到某种技术或经济指
飞行器总体设计课程设计 150座客机气动特性分析 计算全机升力线斜率C L ： 为机翼升力线斜率：CL -_^ = 2 AR 2 d h 2C L ：._W S gross 该公式适用于d h /b < 0.2的机型 Z 为校正常数，通常取值为3.2; d h 为飞机机身的最大宽度；b 为机翼的展长； S net 为外露机翼的平面面积；S gross 为全部机翼平 面面积。 由于展弦比A R =90 算出C La_w =514（ 1/rad ） 又因为Z 为校正常数，通常取值为3.2; d h 为飞机机身的最大宽度，等于3.95m ； b 为机翼的展长，等于34.86m; C L: C La_W 1 dh b 丿 S gpss
S net为外露机翼的平面面积，估算等于119.65m2；S gross为全部机翼平面面积，等于134.9 m2；算出E为因子等于1.244. 所以可以算出全机升力线斜率缶等于6.349 二.计算最大升力系数C Lmax C Lmax =14 1'0-064regs C L? ①regs为适航修正参数，按适航取证时参考的不同失速速度取值。 由于设计的客机接近于A320,所以取①regs等于1 所以代入上面公式得到C Lmax等于1.662 三.计算增升装置对升力的影响 前面选择了前缘开缝襟翼 c LE /c为前缘缝翼打开后机翼的弦长与原弦长 的比例，它与机翼外露段的相对展长有一定对应关系。
70 20 30 40 SO 60 70 &0 100 Wing ￥Ngwl span 所以先计算机翼外露段的相对展长 等于（1-机身宽/展长）% 机身宽为3.95m ，展长为34.86m, 代入公式，算出机翼外露段的相对展长 等于88.67%，对应到上图，纵坐标 C 'LE lc 等于 1.088 。 絲翌娄型 克鲁格標資 0.3 前缘 前缘缝翼 0.4 c 中缝 1.3 后缘 < 无面积延伸〉 L6 二缝 1.9 单繼 1.3 / e 后缘（何而积絃仲） 蚁缝 1,6 c 三缝 1 9強々 1.0&
目录 1前言错误!未定义书签。 2风轮气动载荷............................................... 错误!未定义书签。 2.1动量理论.................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.1.1不考虑风轮后尾流旋转 .................................................................. 错误!未定义书签。 2.1.2考虑风轮后尾流旋转...................................................................... 错误!未定义书签。 2.2叶素理论.................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.3动量──叶素理论.................................................................................. 错误!未定义书签。 2.4叶片梢部损失和根部损失修正 .............................................................. 错误!未定义书签。 2.5塔影效果.................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.6偏斜气流修正.......................................................................................... 错误!未定义书签。 2.7风剪切...................................................................................................... 错误!未定义书签。3风轮气动载荷分析........................................... 错误!未定义书签。 3.1周期性气动负载...................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1载荷情况DLC1.3..................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2载荷情况DLC1. 5..................................................................................... 错误!未定义书签。 4.3载荷情况DLC1.6..................................................................................... 错误!未定义书签。 4.4载荷情况DLC1.7..................................................................................... 错误!未定义书签。 4.5载荷情况DLC1.8..................................................................................... 错误!未定义书签。 4.6载荷情况DLC6.1..................................................................................... 错误!未定义书签。 风力发电机组气动特性分析与载荷计算 1前言 风力发电机是靠风轮吸取风能的，将气流动能转为机械能，再转化为电能输送电网，风力机气动力学计算是风力机设计中的一项重要工作。特别是对于大、中型风机，其意义更为重大。风力机处于自然大气环境中，大气紊流、风剪切、风向的变化（侧偏风）和塔影效应等，这些现象使叶片受到非常复杂气动载荷的作用，对风力机的气动性能和结构疲劳寿命产生很大的影响。对一台大型风力发电机组来说，除风轮叶片产生机组的气动载荷外，机舱和支撑风轮和机舱的塔筒也产生气动载荷，这些都对机组的载荷产生影响。 2风轮气动载荷 目前计算风力发电机的气动载荷有动量—叶素理论、CFD等方法。动量—叶素理论是将风轮叶片沿展向分成许多微段，称这些微段为叶素，在每个叶素上的流动相互之间没有干扰，叶素可以认为是二元翼型，在这些微段上运用动量理论求出作用在每个叶素上的力和力矩，然后沿叶片展向积分，进而求得作用在整个风轮上的力和力矩，算得旋翼的拉力和功率。动量—叶素理论形式比较简单，计算量小，便于工程应用，估算机组初始设计时整机的气动性能，被广泛用于风力机的设计和性能计算，而且还用来确定风力机的动态载荷，不断地被进一步改进和完善。CFD数值计算不需要对数学模型作近似处理，直接对流体运动进行数值模拟，从物理意义上说，数值求解N-S方程的CFD方法应该是最全面准确计算风力机气动特性的方法。但是，由于极大的计算工作量，数值计算的稳定性等原因，目前CFD求解N-S方程方法还远不能作为风力机气动设计和研究的日常工具。作为解决工程问题的工具还不太实际。为此在计算中应用动量—叶素理论方法来计算机组的气动载荷。 2.1 动量理论 动量理论是经典的风力机空气动力学理论。风轮的作用是将风的动能转换成机械能，但是它究竟能够吸收多大的风的动能就是动量理论回答的问题。下面分不考虑风轮后尾流旋转和考虑风轮后尾流旋转两种情况应用动量理论。 2.1.1不考虑风轮后尾流旋转 首先，假设一种简单的理想情况：
整车气动性能分析与优化 周欣1，乔鑫2，孔繁华3，李飞4 （华晨汽车工程研究院，沈阳 110141） 摘要：本文应用计算流体软件STAR-CCM+对某车型进行外流场的仿真计算，并以提高整车气动性能为目的进行了增加前唇扰流板，前后轮扰流板以及对后扰流板加长并调整角度的组合优化，有效的起到了减小风阻系数，提高冷却模块有效流量的作用。 关键词：外流场；气动阻力；CFD；STAR-CCM+； Abstract: A CFD software STAR-CCM+ is used in this article to simulate the vehicle external flow of a certain vehicle type. In order to improve the aerodynamic performance of the whole vehicle, a front spoiler lip, spoiler lips of front and rear wheels are added, and the rear spoiler lip is lengthened which angle is also adjusted. Consequently, the drag coefficient is effectively reduced, and the effective flow of cooling module is increased. Keywords: V ehicle external flow; Aerodynamic drag; CFD; STAR-CCM+; 0前言 汽车空气动力学对于整车的经济性、动力性、舒适性和行驶安全的研究具有特殊重要的意义，它是车辆工程领域一个非常重要的研究方向。随着计算机技术和流体力学数值计算理论的发展，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics ,CFD）已成为了汽车空气动力学研究的重要手段。传统的汽车空气动力学研究依赖与汽车风洞试验，但是现在应用CFD空气动力学数值模拟技术，可以在计算机上完成汽车风洞试验，使得对汽车空气动力学开展全面系统的科学研究更简便而有效。[1] 在国家战略政策的引导下，汽车工业逐渐开始走向自主开发的道路。随着能源问题的日益突出，节能减排也成为汽车设计的主要目的。整车气动性能是汽车空气动力学的核心问题[2]，在造型阶段，气动性能主要关注车辆的阻力系数。当车速达到100km/h时发动机约80%的动力用来克服气动阻力，假如整车空气动力学性能提高10%，油耗就可降低4%~5%。 本文利用计算流体力学软件STAR-CCM+对某车型进行了整车外流场的计算，通过对整车近壁面速度场以及各截面速度场分析，对该车前唇扰流板，前后轮扰流板，以及后扰流板的组合优化进行评价。 1建立计算模型 1.1物理模型 流体流动要受物理守恒定律的支配，基本的守恒定律包括质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律。 (1)质量守恒方程（连续方程） d i v(1) (2)动量守恒方程（运动方程，Navier-Stokes方程）
万方数据
万方数据
第３期 薛劲橹，等：Ｆｌｕｅｎｔ在汽车气动特性研究中的应用 ３５ 添加轮子，并生成一个长１０ｍ、宽２ｍ、高３ｍ的流场区域，由于车体沿中纵剖面对称，故只对～半车体建模，以简化计算。可沿流场中纵剖面将计算区域分开，将中纵剖面设为对称面边界，在后处理过程中可观看完整流场。Ｇａｍｂｉｔ具有很强的非结构化网格生成功能，利用Ｇａｍｂｉｔ中的ｍｅｓｈ模块，对已经建立的汽车流场３Ｄ模型进行网格划分，如图３所示。 图３划分网格 汽车外流场的数值模拟是在有限区域内进行的，因此在计算区域边界上要设置合适的边界条件。具体设置如表２所示。 表２区域边界设置 ２．４求解过程 将Ｇａｍｂｉｔ生成的ｍｅｓｈ文件导人Ｆｌｕｅｎｔ进行求解运算。本研究设置汽车８０ｋｍ／ｈ的相对行驶速度，此时空气流场属于三维定常不可压黏性流动。使用非耦合隐式算法进行求解，离散格式使用二阶迎风格式，湍流模型使用ｋ－ｅ方程。分别用稳态和非稳态２种求解器进行计算，稳态计算速度较快，瞬态计算精度较高。２种计算方法结果对比如表３（以模型１为例）所示。 表３计算方法对比 根据文献［３］，小轿车的阻力系数范围是０．３５～０．５５，升力系数范围是０．１—０．２，说明本文所建模型以及计算结果均符合工程实际。通过表３可知：本文所述问题用稳态和瞬态２种求解器所得解基本一致，故在做类似简单计算时可选择稳态求解器，可以大大节省计算时间。图４为２种方法残差曲线，其中稳态计算迭代１５０步可收敛，而瞬态计算 迭代１６００余步可收敛。 樊蜷辐娶 迭代次数（ａ）瞬态方法 （ｂ）稳态方法 图４计算结果对比 ２．５计算结果后处理 利用Ｆｌｕｅｎｔ的后处理功能，可以绘制出车身表面的压力分布图以及外流场速度分布图，如图５—９ （以模型１为例）所示。 万方数据
国产歼10双座型战斗教练机
静安定度的后尾式、无尾式和鸭式飞纵向配平方式的示意图文／傅前哨 歼一10战斗机采用了鸭式气动布局，这在我国研制成功的战斗机中还是首次。在世界战斗机的大家庭中，有一些比较先进的战斗机也采用了类似的布局，如瑞典的Saab一37“雷”、JAS 39，法国的“幻影”ⅢNG、“幻影”4000、“阵风”，以色列的“幼狮”C2、“狮”，俄罗斯的米格1.44以及西欧四国合作研制的 EF2000“台风”等等。随着航空技术的深入发展，新型鸭式战斗机方案不断出现，并跻身先进战斗机的行列。那么，鸭式布局战斗机有些什么特点，其气动特性又如何呢? 高低速性能好 采用后尾式和无尾式气动布局的普通高速飞机，由于种种原因，其低速性能往往不佳。而鸭式布局则可以满足战斗机对高、低速。性能的要求。因为这种布局能很好地兼顾高速飞机所需的细长体外形和飞机实现短距起落所需的高配平升力系数。这是因为：一方面，细长鸭式布局在由亚声速过渡到超声速时，其焦点移动而引起的安定度增量比后尾式要小，这对高速机动飞行是有利的。另一方面，在大迎角进场或飞行时，它又能产生比后尾式和无尾式飞机高得多的配平升力。这说明它亦适合低速飞行。 配平升力高
图一是静安定度的后尾式、无尾式和鸭式飞机纵向配平方式的示意图。飞机在空中做定常水平飞行时，其重力与升力，推力和阻力是相等的，全机力矩也是平衡的。为获得配平力歼一10A用的鸭式布局方案虽然在中国早期歼一9概念中曾有过体现，但其中涉及的诸多技术问题是在歼一lO上获得了最终的完美解决刘应华摄矩，无尾式及后尾式飞机需要付出一定的升力代价。在飞行中，机翼的升力Y及全机零升力矩Mzo对飞机重心要产生一个低头力矩。为平衡这个力矩，无尾式飞机要上偏升降襟翼，后尾式飞机要上偏转升降舵，以便产生一个负升力去配平，致使全机升力下降。当然，小迎角飞行时平尾的负荷不大，它付出的升力代价也很小。但是当飞机以大迎角飞行，并采取增升措施时(例如放襟翼)形势就恶化了。因为增升时会带来很大的附加低头力矩。为配平这些附加力矩，平尾后缘必须上偏很大的角度，这将使增升效果显著降抵。倘若机翼采用高度增升的方法。有时连配平都很困难了，只好在平尾上采取高度增加负升力的措施。国外不乏这方面的例子。美国的F一4飞机由于在后缘襟翼上采取了附面层控制技术，使低头力矩增加很多，结果尾翼在配平时已接近失速，只好对平尾进行修改，使前缘上翘，将翼型变为反弯度的。而日本的PS一1水上飞机则是在尾翼下表面吹气以增加负升力。后尾式布局尚且如此，无尾式飞机配平高升力就更困难了。 相比之下，鸭式布局比后尾式及无尾式布局优越之处在于：其抬头俯仰力矩可由飞机重心前的正升力面(鸭翼)提供。这真是一举两得：既提供了配平力矩，又增加了升力。那么为什么以前人们很少采用鸭式布局呢?这是因为常规的鸭式飞机有三大缺点：(1)前翼对主翼存在着强烈的下洗，使主翼升力降低。尽管前翼的升力是正的，弥补了部分升力损失，但配平时的总升力不见得比后尾式高很
不同气动措施对特大型冷却塔风致响应及稳定性能影响分 析 摘要：为研究不同气动措施对特大型冷却塔结构风 致强度及稳定性能的影响，以内陆某核电特大型冷却塔为例，对无气动措施和增设3种气动措施冷却塔进行刚体测压风洞试验.基于试验结果对比分析了不同气动措施下冷却塔表面 平均和脉动风压特性，然后采用有限元方法进行不同气动措施下特大型冷却塔的动力特性、风致响应、局部和整体稳定性能研究，最终提炼出不同气动措施对特大型冷却塔结构抗风性能的影响规律. 关键词：特大型冷却塔；气动措施；风洞试验；风压特性；风致响应；稳定性 中图分类号：TU279.741 文献标识码：A 文章编号：1674-2974（2016）05-0079-11 Abstract：To study the wind-induced strength and stability properties of large cooling towers with different aerodynamic measures，the pressures of the rigid-body models without or with three different aerodynamic measures were measured by the wind tunnel tests. A nuclear super-large cooling tower inland was considered as the test specimen. The surface wind
mean and fluctuating pressure characteristics were investigated from the test results. Furthermore，finite element analysis was conducted to evaluate the dynamic characteristics of natural vibration，the wind-induced response，and the overall and local stability. Finally，the effective rules of the different aerodynamic measures on wind resistance for super-large cooling tower were proposed. Key words：super large cooling towers；aerodynamic measures；wind tunnel test；wind pressure characteristic；wind-induced response；stability 随着能源产业结构的调整，作为火/核发电厂重要构筑物之一的冷却塔的规模日趋高大化，国内规范条款仅针对高度在165 m以下的冷却塔，其已无法满足当前特大型冷却塔建设的需求，同时塔高和直径的增大使特大型冷却塔在风荷载作用下的承载能力和稳定性能成为制约其发展的瓶颈之一[[1-2]. 国内外学者采用风洞试验和有限元方法对大型冷却塔 的风致稳定性能进行了大量研究[[3-6]，为其抗风设计提供了很好地技术支持.然而，国内外已有研究成果均未涉及不同气动措施[[7-8]下特大型冷却塔的风压分布特性，更缺乏不同气动措施对其风致响应和稳定性影响的定性和定量分析. 鉴于此，本文以内陆某核电特大型冷却塔工程为背景，
冶金动力2017年第7期 前言 在节能减排和保护环境等国家战略需求下，低温余热的回收利用受到了广泛的重视。ORC(Or- ganic Rankine Cycle,简称ORC)透平具有工质沸点低、来源范围广、蒸汽饱和曲线陡的特点，能安全高效的将低温热源的热能转换为机械能和电能。透平是热能转换系统的核心设备，所以对ORC透平性能分析和设计方法的研究具有理论意义和重要的工程应用价值。本文以R245fa有机蒸汽作为流动工质，设计了ORC透平，并开展ORC透平内部流动结构和气动性能分析。 1ORC单级透平热力设计 1.1主要技术参数 设计功率:50kW; 循环工质:R245fa; 新汽温度:110℃; 新汽压力：1.56MPa; 排汽压力:0.28MPa 机组转速:8000r/min。 1.2热力设计模型及计算过程 （1）由i-s图得整机理想比焓降Δh s C a=2×Δh s×103 √(1) (2)汽轮机热力过程曲线图如图1所示 图1汽轮机热力过程曲线图 ORC透平气动性能分析及优化设计 刘伟阳，闵爱妮，刘美丽，周志明 （西安陕鼓动力股份有限公司，陕西西安710075） 【摘要】采用一维绝热热力设计方法，在给定的技术参数条件下，给出了叶片节距、气流角、叶高等参数，计算了各个截面上的流动参数。设计了通流部分的流道结构和整个有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,简称ORC)单级透平结构。采用商业软件NUMECA进行数值模拟，对ORC单级透平内部流动的气动性能进行详细分析。通过改善流动条件，对叶型进行优化。 【关键词】ORC透平；气动性能；数值模拟；优化设计 【中图分类号】TK14【文献标识码】B【文章编号】1006-6764(2017)07-0038-05 Analysis and Optimized Design of the Aerodynamic Performance of ORC Turbines Liu Weiyang,Min Aini,Liu Meili,Zhou Zhiming （Xian Shaangu Power Co.,Ltd.,Xian,Shaanxi710611,China） [Abstract]The one-dimensional adiabatic thermal design method was adopted;and with given technical parameters,the blade pitch,flow angle and blade length were provided and flow parameters of every section were calculated.The channel structure and the entire ORC single-stage turbine structure were designed.Numerical simulation was performed using com-mercial software NUMECA,to analyze the aerodynamic performance of the internal flow of single stage ORC turbine in detail.Through improving the flow conditions the blade shape was optimized. [Keywords]ORC turbine;aerodynamic performance;numerical simulation;optimized de-sign
一、汽车性能介绍 1.汽车性能定义 假如我们买了一辆车，首先是买了一辆实实在在的车，是看得见摸得着的车。 与此同时，也购买了汽车带给我们的快感，也购买了汽车带给我们的安全感，也购 买了汽车带给我们的舒适与欢乐，也购买了汽车应具有的社会责任与义务… 由此我们再进行汽车设计开发时，不仅仅要考虑汽车物理结构的设计，更重要的是要考虑汽车结构所应具有的满足顾客需求的内在特性，这些特性，我们称之为 汽车性能，准确的说，汽车性能是指汽车能适应各种使用条件、满足顾客使用需求 及社会环境需求的能力。 2.汽车性能分类 由前面汽车性能的定义不难看出，在各种使用条件下汽车均应满足顾客与社会环境的需求，因此，从顾客与社会环境需求角度出发，可以讲汽车性能划分为以下 16项： 1)总布置及工效性 General layout and performance 指汽车的总布置、装配及维修方便性、运输、保管、通过性等相关指标。 2)人机工程 Ergonomic 指使整车设计适应人体结构的要求，确保人-机系统工作的高效、舒适性。 本标准指居住舒适性和人机界面性能，具体为车内乘坐姿势及空间、操作 方便性、上下车方便性、座椅舒适性、视野等指标。 3)造型及颜色 Styling and Color 指车辆内外部形状风格及色彩搭配特征，具体指汽车的造型风格、风阻洗 漱、颜色基调及色彩搭配。 4)动力性 Power Performance 指汽车在良好路面直线行驶时由车辆受到的纵向外力决定的、所能达到的 平均行驶速度。其评价指标为最高车速、加速能力、爬坡能力、驾驶性、 牵引能力等。 5)燃油经济性 Fuel Economy
1.4 汽车总体设计整车性能 仿真与系统匹配 1.4.1动力性能仿真计算 (1) 计算目的 汽车的动力性是汽车重要基本性能指标之一。动力性的好坏，直接影到汽车在城市和城际公路上的使用情况。因此在新车开发阶段要进行动力性计算，预测今后生产车型是否满足使用要求。使汽车具有良好的动力学性能. (2) 已知参数如表所示
a 设计载荷确定： 该车型设计载荷根据德国标准DIN 70020规定：在空车重量（整备质量）的基础上加上座位载荷。5座位轿车前面加2人、后排加1人，也称为半载作为设计载荷, 重量假定为68kg加上随身物品7kg，重心对于不可调整座位在R点（设计H点）前50mm，可调整作为R点前100mm处。我国标准常常规定满载作为设计工况. 对于该计算车型如采用德国标准, 则具体计算为：1070kg+3*（68kg+7kg）=1295kg b 迎风面积： 根据迎风面积计算公式：A=0.78BH确定，其中：A迎风面积，B车宽，H 车高。对于该车型而言具体计算为：A=0.78*1710mm*1427mm=1.90m2 c 传动效率： 根据该轿车的具体传动系统形式，传动系统的传动效率大体可以由变速器传动效率，单级主减速器传动效率，万向节传动效率组成。 具体计算为：95%（变速器）乘96%（单级主减速器）乘98%（万向节）=89.4%，
同时考虑到，一般情况下采用有级变速器的轿车的传动系统效率在90%到92%之间，对上述计算结果进行圆整，对传动系统效率取为90% d 滚动阻力系数： 滚动阻力系数采用推荐拟和公式进行计算： )19440/1(2 0a u f f +=， 其中： f 取为0.014（良好水泥或者沥青路面）， a u 为车速km/h 。 (3) 发动机外特性曲线 i. AJR 发动机 ii AFE 发动机 图1.4.1 发动机外特性曲线 (4) 基本理论概述 汽车动力性能计算主要依据汽车驱动力和行驶阻力之间的平衡关系: j i w f t F F F F F +++= （1.4.1） 表1.4.2 各种受力名称 发 动 发动机
歼-10气动布局特点及战斗性能分析 歼-10战斗机采用了鸭式气动布局，这在我国研制成功的战斗机中还是首次。在世界战斗机的大家庭中，有一些比较先进的战斗机也采用了类似的布局，如瑞典的Saab-37“雷”、JAS-39，法国的“幻影”ⅢNG、“幻影”4000、“阵风”，以色列的“幼狮”C2、“狮”，俄罗斯的米格1.44以及西欧四国合作研制的EF2000“台风”等等。随着航空技术的深入发展，新型鸭式战斗机方案不断出现，并跻身先进战斗机的行列。那么，鸭式布局战斗机有些什么特点，其气动特性又如何呢? 高低速性能好 采用后尾式和无尾式气动布局的普通高速飞机，由于种种原因，其低速性能往往不佳。而鸭式布局则可以满足战斗机对高、低速。性能的要求。因为这种布局能很好地兼顾高速飞机所需的细长体外形和飞机实现短距起落所需的高配平升力系数。这是因为：一方面，细长鸭式布局在由亚声速过渡到超声速时，其焦点移动而引起的安定度增量比后尾式要小，这对高速机动飞行是有利的。另一方面，在大迎角进场或飞行时，它又能产生比后尾式和无尾式飞机高得多的配平升力。这说明它亦适合低速飞行。 配平升力高 图一是静安定度的后尾式、无尾式和鸭式飞机纵向配平方式的示意图。飞机在空中做定常水平飞行时，其重力与升力，推力和阻力是相等的，全机力矩也是平衡的。为获得配平力歼-10A用的鸭式布局方案虽然在中国早期歼-9概念中曾有过体现，但其中涉及的诸多技术问题是在歼-10上获得了最终的完美解决刘应华摄矩，无尾式及后尾式飞机需要付出一定的升力代价。在飞行中，机翼的升力Y及全机零升力矩Mzo对飞机重心要产生一个低头力矩。为平衡这个力矩，无尾式飞机要上偏升降襟翼，后尾式飞机要上偏转升降舵，以便产生一个负升力去配平，致使全机升力下降。当然，小迎角飞行时平尾的负荷不大，它付出的升力代价也很小。但是当飞机以大迎角飞行，并采取增升措施时(例如放襟翼)形势就恶化了。因为增升时会带来很大的附加低头力矩。为配平这些附加力矩，平尾后缘必须上偏很大的角度，这将使增升效果显著降抵。倘若机翼采用高度增升的方法。有时连配平都很困难了，只好在平尾上采取高度增加负升力的措施。国外不乏这方面的例子。美国的F-4飞机由于在后缘襟翼上采取了附面层控制技术，使低头力矩增加很多，结果尾翼在配平时已接近失速，只好对平尾进行修改，使前缘上翘，将翼型变为反弯度的。而日本的PS-1水上飞机则是在尾翼下表面吹气以增加负升力。后尾式布局尚且如此， 无尾式飞机配平高升力就更困难了。 相比之下，鸭式布局比后尾式及无尾式布局优越之处在于：其抬头俯仰力矩可由飞机重心前的正升力面(鸭翼)提供。这真是一举两得：既提供了配平力矩，又增加了升力。那么为什么以前人们很少采用鸭式布局呢?这是因为常规的鸭式飞机有三大缺点：(1)前翼对主翼存在着强烈的下洗，使主翼升力降低。尽管前翼的升力是正的，弥补了部分升力损失，但配平时的总升力不见得比后尾式高很多。(2)鸭式布局配平问题不好解决。一般情况下。鸭翼的负荷要比尾翼大，往往为尾翼的3～4倍。因为把鸭翼放到前面，全机焦点随之前移，重心也需向前调整。这样鸭翼
2翻译部分高压比吸附式压气机级气动性能设计与分析 摘要 在轴流压气机中，可以通过附面层抽吸的方法来对叶片和端壁附面层区域的逆压梯度进行控制从而提高压比。这个概念已经在一个最高速度为1500英尺每秒，总压比为3.5的独特的吸附式压气机的设计与分析中被验证。吸气级是将轴对称的通流程序与一个具有反设计能力的准三维叶片程序搭配而设计的，完成之后用三维NS方程进行了计算验证。为了满足一个4%的入口质量流量的总吸要求在转子和静子吸力面安装了沿着翼展方向的槽，3%的额外抽吸也将需要在轮毂和缸盖的激波位置附近完成。除了在端壁区域，设计的三维粘性的评价结果与准三维设计意图高度一致。三维粘性分析预测的质量平均在转子等熵效率为93%、总压比为3.7和在总压比为3.4、等熵效率为86%的级中。 2.1专业符号 H——滞止焓 r——半径方向 U——附面层边缘速度 H ——运动状态参数 k M——马赫数 x——轴向方向 P——压力δ*——位移厚度 U——叶片速度 e——动量厚度 m’——弧长ρ——密度 r——半径方向η——等熵效率 u——附面层边缘速度ω——损失系数 2.2脚注 O——停滞，总量 isen——等熵 1，2——叶片入口，出口 suct——吸入 e——附面层 v——粘性 2.3介绍 Kerrebrock解决了热力学对发动机性能的影响，他和其他人讨论了吸气时压气机的相关概念，并且描述了一个实验，此实验研究了附面层吸除对于跨声速压气机吸力面的影响。在Kerrebrock等人1996年的在一个系列的涵盖了最高速度从700至1500英尺/秒，压比从1.5到3的吸附式压气机的设计中呈现出了新的结果，设计研究清楚地表明，级做功的增加，可以实现压气机吸气的愿望。这些努力仅仅代表了在回答是否抽吸会导致改善发动机性能整体问题过程的第一步。最后的答案取决于吸入对发动机的重量和燃油消耗的影响。这些反过来又依赖于整合吸气级进入发动机的细节。特别是，对循环效率的净效应取决于有多少的放气流的能量可以回收，并且放气流在发动机系统的利用，例如冷却。这些问
2010 年 CDAJ－China 中国用户论文集
某轿车气动性能试验与仿真分析研究 Aerodynamics Test and CFD Research of Sedan
刘鹏 昃强 （长城汽车股份有限公司技术研究院 CAE 部）
摘要： 摘要：通过试验研究了车辆在侧风、机舱风阻、地面效应、轮胎转动等影响情况下的空气动力学性
能，测量了各工况下的车身表面压力系数，并与仿真做了相关性分析，总结了误差的根源。
关键词： 关键词：空气动力学 风阻系数 表面压力系数 STAR-CCM+ Abstract： Abstract：Considering the influence to aerodynamic performance of side wind engine-hood
resistance ground effect tire turning etc. Measured the pressure coefficient of 16 cases and correlated with CFD. Summarized the source of errors
Keywords Keywords：aerodynamics, drag coefficient, pressure coefficient, STAR-CCM+ word
汽车低速行驶时，只考虑汽车所受地面阻力就足够了，汽车所受的气动力常常可以忽略。随着 汽车的行驶速度不断提高， 研究气动力对汽车性能的影响具有重要的意义 。 其中中网的开口大小和 角度，散热器、冷凝器及机舱内部件对气流的阻力，轮毂的形状及轮胎的花纹，地面效应，气坝的 安装高度和形状，尾翼的形状和角度等对车辆的气动性能均有不同程度的影响；当汽车高速行驶在 有侧向风作用的工况下，或会车时，由于高速气流的侧向气动力作用，汽车将会出现操纵稳定性问 题，甚至有可能出现严重的交通事故。所以研究车辆的气动性能非常的复杂而又非常的必要。
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1 气动性能试验研究
世界汽车工业发达国家(如美国、日本、德国等)都十分重视汽车空气动力学理论和试验的研究。 风洞试验历来是进行汽车空气动力学研究最传统和有效的方法，据统计，为获得良好的气动外形， 国外每种大批生产的轿车都需经过1000小时以上的风洞试验 。 根据 SAE J1594 标准的定义，汽车风洞气动天平的测力中心在汽车模型四轮着地点组成的矩形 中心，六个力(矩)分量的正方向如图 1 所示，气动力系数的定义如表 1 所示。
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图 1 汽车空气动力学坐标系统(SAE J1594)
飞行器总体设计课程设计 150座客机气动特性分析 一. 计算全机升力线斜率L C α _L L W C C ααξ= _L W C α为机翼升力线斜率:()_2/2L W R R C A A απ=+???? ξ为因子： 2_12h net h gross L W gross d S d b S C S απξζ? ?=++ ?? ? 该公式适用于d h / b < 0.2的机型 ζ为校正常数，通常取值为3.2； d h 为飞机机身的最大宽度；b 为机翼的展长； S net 为外露机翼的平面面积；S gross 为全部机翼平面面积。 由于展弦比R A =9.0，算出_L W C α=5.14( 1/rad ) 又因为ζ为校正常数，通常取值为3.2； d h 为飞机机身的最大宽度，等于3.95m ； b 为机翼的展长，等于34.86m;
S net 为外露机翼的平面面积，估算等于119.652m ； S gross 为全部机翼平面面积，等于134.92m ； 算出ξ为因子等于 1.244. 所以可以算出全机升力线斜率L C α等于6.349 二．计算最大升力系数max L C ()max 1410.064L regs L C C α=+Φ Φregs 为适航修正参数，按适航取证时参考的不同 失速速度取值。 由于设计的客机接近于A320，所以取Φregs 等于1 所以代入上面公式得到max L C 等于1.662 三．计算增升装置对升力的影响 前面选择了前缘开缝襟翼 c’LE /c 为前缘缝翼打开后机翼的弦长与原弦长的比例，它与机翼外露段的相对展长有一定对应关系。
整车开发的平台与架构方法 前言 自1886年戴姆勒和本茨发明世界上第一辆汽车以来，汽车工业的发展对人类的社会进步和生活质量的改善发挥了积极作用。美国福特公司在1908年创立了流水线生产方式，极大的提高了生产效率，从产量上提供了一种让车辆满足社会需求的方式，但产品趋于雷同。随着社会文明的进程及文化多样化的发展，用户的个性化要求越来越多;社会分工的细化，也导致了车辆用途分类的日益繁杂。怎样满足社会和用户对产品多样化的需求;同时又能高质量，高效率，低成本地开发出各类汽车，是每一个汽车公司面临的重要课题。丰田，大众，通用汽车等全球大公司为此投入了大量的精力来制定战略和规划产品，由此而产生了整车架构、平台的概念，并被社会所接受。 图1 德国奔驰车型发展的历史 作为中国的自主品牌汽车企业，为了将来能成为具有国际竞争力的品牌，必然要有计划的，逐步参与全方位市场竞争，制定适应自己的市场战略，科学地规划整车系列产品、发动机、变速箱及新能源动力总成。面对强大的国际品牌的竞争，本土自主开发往往是起步时间短，资源少，时间紧，任务重。但后发就要充分利用后发的优势，总结他人超越百年的经验教训。特别是在产品规划、开发策略、制造工艺、质量控制和成本优化等方面。从设计决定质量、设计决定成本和设计为制造服务等理念出发，在产品开发的早期就要有明确的用户理念。产品企划及设计开发是后续业务链的
源头，因而有必要制定结合自主品牌自身特点，符合科学发展观，与实际情况相符的，并富有挑战性的产品开发平台与架构策略。 1 整车开发中产品、平台与平台策略 1.1 产品 整车产品就是人们在日常生活中使用的各类汽车。从大类上可分为乘用车，商用车，专用车等。乘用车又可分为各种类型。我国按照GB/T 3730.1-2001给出了汽车和挂车类型的术语和定义。 汽车在初始发展期只是一种满足人和货物移动的工具。随着社会的发展，货物运输效率的提高及不同用途的需求，形成了各种各样的汽车产品。现代社会的不断发展，用户的个性化需求日益突出，因而又出现了所谓的跨界车型，甚至会出现对汽车新种类的定义。汽车已不再是一个简单的交通工具，而且是人们生活的一部分。目前，世界上各国汽车公司生产的汽车产品有几百种，几十类。 1.2 平台与平台战略 从产品开发过程而言，为了缩短开发周期，节约资源，降低成本等因素，在常规产品中不可能对某一个产品单独开发;而另一方面从用户的角度出发，虽然各个产品有所不同，但有些产品和产品之间并没有很大差异，且这种差异也不会导致产品构成的根本变化，因而在开发过程中会把这样接近的、类似的特性在某些开发阶段“合并”起来。从根本上讲，两个产品的有些系统，子系统或零件是一样的，特别是不可见部分;而对于可见部分则根据不同地区，针对不同市场及不同用户群进行个性化设计。这种相同的系统，子系统及零部件的组成，被称之为平台，也就是说，平台是由一些共用件组成，在一个平台上，通过针对市场的个性化设计，可形成多个产品。