空氣除濕技術(shù)的案例
【技術(shù)】AICFD助力汽車空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)
概述
隨著汽車工業(yè)發(fā)展與汽車行駛速度日益提高，汽車的空氣動(dòng)力學(xué)亦愈來(lái)愈受到重視，優(yōu)秀的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)不但可以達(dá)到高效節(jié)能的目的，還能夠減少噪音、提高車輛的平順性和行駛穩(wěn)定性，提供更強(qiáng)的安全保障。如今，它已經(jīng)不是航空航天領(lǐng)域的專利，而是現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)必不可少的元素之一。
汽車空氣動(dòng)力學(xué)研究主要有兩種方法：一種是進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，另一種則是利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）技術(shù)進(jìn)行數(shù)值仿真。相比風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，CFD數(shù)值仿真有著可再現(xiàn)性、周期短、成本低，以及全面且豐富的流場(chǎng)分析功能等優(yōu)點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提高，CFD 軟件逐漸成為工程師的常用工具，通過(guò)數(shù)值仿真，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的初期就確立設(shè)計(jì)方案。外流場(chǎng)空氣動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算作為CFD的一個(gè)方面，在現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)中扮演著至關(guān)重要的角色。
AICFD軟件介紹
AICFD 是由天洑軟件研發(fā)的一款智能熱流體仿真軟件，它實(shí)現(xiàn)對(duì)流動(dòng)及傳熱的快速智能仿真。
展開(kāi) 技術(shù) | 汽車空氣動(dòng)力學(xué)漫談
隨后便慢慢演變成一門非常精確的科學(xué)來(lái)設(shè)計(jì)制造最具空氣動(dòng)力學(xué)性能的賽車。前后擾流器以及氣動(dòng)套件等變得越來(lái)越普遍，以保持空氣順暢流過(guò)汽車頂部，并在前輪和后輪上產(chǎn)生必要的下壓力。
同時(shí)期的Lotus，Citro?n和Porsche等公司開(kāi)發(fā)了一些非常具有代表性的流線型設(shè)計(jì)車型，但這些設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于高性能跑車，而不是乘用車。 直到20世紀(jì)80年代，Audi 100轎車問(wèn)世，才實(shí)現(xiàn)了0.3的Cd值，這在當(dāng)時(shí)引起了轟動(dòng)。
如今空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)已成為汽車行業(yè)共識(shí)，幾乎所有的汽車品牌都期望通過(guò)各種設(shè)計(jì)以提升空氣動(dòng)力學(xué)性能。
那么又是什么促成了這一變化？答案是：風(fēng)洞。
風(fēng)洞
為了實(shí)時(shí)測(cè)量汽車空氣動(dòng)力學(xué)性能，汽車工程師們借鑒了航空行業(yè)中用到的空氣動(dòng)力學(xué)工具——風(fēng)洞。
實(shí)際上，風(fēng)洞是一個(gè)巨大的流道，通過(guò)風(fēng)機(jī)在其內(nèi)部產(chǎn)生氣流。風(fēng)洞的測(cè)試對(duì)象可能是一輛汽車，一架飛機(jī)，或其他任何工程師需要測(cè)量空氣阻力的物體。 在風(fēng)洞背后的操作室內(nèi)，工程師研究氣流的流動(dòng)方式，以及它和物體的作用方式。
風(fēng)洞內(nèi)的汽車并不移動(dòng)，但風(fēng)機(jī)可以通過(guò)產(chǎn)生不同速度的氣流以模擬實(shí)際行駛條件。有時(shí)甚至不會(huì)使用真正的汽車，僅使用精確比例的汽車模型來(lái)測(cè)量風(fēng)阻，而后通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算阻力系數(shù)（Cd）。
風(fēng)洞其實(shí)并不是什么新鮮事物。18世紀(jì)末期已開(kāi)始嘗試使用風(fēng)洞進(jìn)行飛機(jī)氣流的測(cè)試。第二次世界大戰(zhàn)以后，為了體現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，賽車工程師們開(kāi)始使用風(fēng)洞來(lái)評(píng)估一些空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)附件的有效性，隨后這些技術(shù)逐漸轉(zhuǎn)為轎車和卡車所用。
氣動(dòng)附件
談到汽車空氣動(dòng)力學(xué)并不僅僅指阻力，還有升力和下壓力等。由于汽車車身上部和下部氣流的流速不同，使車身上部和下部形成壓力差，從而產(chǎn)生升力。下壓力則與升力相反，將作用于汽車使其垂直壓向地面。
你可能會(huì)認(rèn)為F1賽車的阻力系數(shù)會(huì)很低 ，畢竟它的速度如此驚人。
展開(kāi) 超大號(hào)電池——壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的“前世今生”
而具有規(guī)模大、適用性強(qiáng)、效率高、成本低、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ拇笠?guī)模儲(chǔ)能技術(shù)之一。
圖2 太陽(yáng)能熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)
圖3 抽水蓄能系統(tǒng)
壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)
壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)是以高壓空氣壓力能作為能量?jī)?chǔ)存形式，并在需要時(shí)通過(guò)高壓空氣膨脹做功來(lái)發(fā)電的系統(tǒng)，其技術(shù)原理發(fā)展自燃?xì)廨啓C(jī)。
燃?xì)廨啓C(jī)是由高速旋轉(zhuǎn)葉輪構(gòu)成的，將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能直接轉(zhuǎn)換成機(jī)械功對(duì)外輸出的回轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械。由于其具有功率密度大（體積小、重量輕）、起動(dòng)速度快、少用或不用冷卻水等一系列優(yōu)點(diǎn)，從1906年世界上第一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)誕生至今，燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入航空、航海、電力、工業(yè)壓縮輸送等領(lǐng)域并得到了迅速的發(fā)展。
圖4 燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)在航空等領(lǐng)域的應(yīng)用
現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)由壓縮機(jī)、燃燒室和膨脹機(jī)組成，壓縮機(jī)和膨脹機(jī)均為高速旋轉(zhuǎn)的葉輪機(jī)械，是氣流能量與機(jī)械功之間相互轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件。其基本工作過(guò)程為環(huán)境空氣被壓縮機(jī)壓縮到高壓，然后壓縮空氣和燃料流入燃燒室進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生高壓高溫氣流，在膨脹機(jī)內(nèi)膨脹產(chǎn)生軸功。
圖5 燃?xì)廨啓C(jī)組成及工作過(guò)程
由于壓縮機(jī)和膨脹機(jī)安裝在一根軸上，壓縮機(jī)消耗的能量由膨脹機(jī)提供（壓縮機(jī)是為了提升工質(zhì)壓力，便于膨脹機(jī)做功），如果壓縮機(jī)和膨脹機(jī)安裝在不同的軸上，則壓縮過(guò)程和膨脹過(guò)程可以分開(kāi)，這就形成了壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)(壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng))的基本雛形。
儲(chǔ)能時(shí)段，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)利用風(fēng)/光電或低谷電能帶動(dòng)壓縮機(jī)，將電能轉(zhuǎn)化為空氣壓力能，隨后高壓空氣被密封存儲(chǔ)于報(bào)廢的礦井、巖洞、廢棄的油井或者人造的儲(chǔ)氣罐中；釋能時(shí)段，通過(guò)放出高壓空氣推動(dòng)膨脹機(jī)，將存儲(chǔ)的空氣壓力能再次轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或者電能。
展開(kāi) 技術(shù) | 法拉利488 Pista：空氣動(dòng)力學(xué)極致之作
該設(shè)計(jì)不僅能將后中冷器的性能提高10%，而且還能在輪胎外露部分形成虛擬整流罩，從而減少7%的整車阻力，實(shí)現(xiàn)又一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)勢(shì)。
法拉利488 Pista采用了與488 GTB和488 Challenge相同的設(shè)計(jì)方案，將發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口從車身側(cè)面轉(zhuǎn)移至后擾流板的位置。
擾流板也采用特別外形，擁有十分強(qiáng)大的再壓縮功能，保證發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流能得益于高動(dòng)壓帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，從而縮短進(jìn)氣管道的長(zhǎng)度，減少后續(xù)動(dòng)力損失，提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
為了更加高效的產(chǎn)生下壓力，設(shè)計(jì)師還重新設(shè)計(jì)了法拉利488 Pista的正面，特別是保險(xiǎn)杠和發(fā)動(dòng)機(jī)罩。而且，法拉利還首次在公路車上采用了源自F1的S-Duct技術(shù)。
前保險(xiǎn)杠的進(jìn)氣流將經(jīng)過(guò)帶有校準(zhǔn)段落的空氣動(dòng)力學(xué)管道，再?gòu)谋ｋU(xiǎn)杠上的通風(fēng)口排出，從而在前軸產(chǎn)生下壓力。
此外，中部下翼輪廓也能增強(qiáng)正面進(jìn)氣流。一方面，中部下翼采用特別的曲線，能夠充當(dāng)分流器來(lái)提高通過(guò)S-Duct的氣流速度和流量，從而改善性能。另一方面，中部下翼還能提高下表面所產(chǎn)生氣流的速度，從而在前車底產(chǎn)生低壓區(qū)，進(jìn)一步提高下壓力。
相較于488 GTB，這種獨(dú)具創(chuàng)意的設(shè)計(jì)方案在提供18%的下壓力增量的同時(shí)阻力僅上升2%。
法拉利488 Pista車輪前方保險(xiǎn)杠的外截面采用了以488 Challenge為原型的設(shè)計(jì)方案，相較于488 GTB提供的下壓力增加了23%。這種十分獨(dú)特的前保險(xiǎn)杠設(shè)計(jì)，能夠讓車輛空氣動(dòng)力學(xué)效率達(dá)到最高。
前保險(xiǎn)杠伸向輪罩拱，將車輪前方的氣流轉(zhuǎn)向外側(cè)，從而在輪罩拱中產(chǎn)生吸力，又在裝備有擴(kuò)散器的前車底產(chǎn)生吸力，以此增強(qiáng)前下壓力。
488 Pista車尾處也有兩個(gè)能夠提高下壓力的設(shè)計(jì)，分別是迎風(fēng)擾流系統(tǒng)和后輪后側(cè)排風(fēng)系統(tǒng)。
同普通量產(chǎn)車相比，488 Pista的擾流板更高（+30mm）且更長(zhǎng)（+40mm）。
展開(kāi) 
Exa新的空氣聲學(xué)模擬技術(shù)——流致噪聲檢測(cè)
利用Exa公司的新技術(shù)，預(yù)測(cè)汽車零部件和系統(tǒng)中的流致噪聲是可能的。由Exa公司開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)革命性的新技術(shù)，可以在模擬中清楚地識(shí)別出空氣聲學(xué)噪聲源。
這個(gè)正在申請(qǐng)專利的功能叫做FIND（流致噪聲檢測(cè)）是在Exa power聲學(xué)軟件中實(shí)現(xiàn)的。Exa的聲學(xué)應(yīng)用高級(jí)主管Franck Perot說(shuō):“以前的方法從如何從流動(dòng)結(jié)果中提取實(shí)際信息，以減少噪音，這需要大量的培訓(xùn)。Exa的工程師已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)的算法，可以量化流中的每一個(gè)單獨(dú)的渦流。”
FIND功能還可以分析設(shè)計(jì)的流體流動(dòng)，并突出顯示每個(gè)區(qū)域的不同噪音水平。這使得工程師能夠識(shí)別出輻射噪聲的主要來(lái)源。在設(shè)計(jì)修改之前和之后也可以聽(tīng)到產(chǎn)生的噪音，這樣可以聽(tīng)到改進(jìn)之后的效果。Perot說(shuō)：“為了驗(yàn)證這個(gè)技術(shù)，我們測(cè)試了大量的測(cè)試用例和生產(chǎn)案例，這些測(cè)試用例的噪音水平是通過(guò)測(cè)量得到的，并運(yùn)行了PowerFlow以獲得參考模擬結(jié)果。
在這一點(diǎn)上，我們知道FIND所預(yù)測(cè)的噪聲源是正確的。我們下一步要做的是查看不同的修改，以檢查工具是否確實(shí)能夠指導(dǎo)設(shè)計(jì)。當(dāng)我們檢查FIND的輸出功率時(shí)，我們?cè)诜重惒町惙矫娴玫搅苏_的趨勢(shì)，這讓我們有信心去描述不同的設(shè)計(jì)。”FIND對(duì)于預(yù)測(cè)諸如溫室或底盤風(fēng)噪聲、HVAC和風(fēng)機(jī)噪聲或來(lái)自排氣系統(tǒng)的噪聲的噪聲源特別有用。在與Exa的密切合作下，寶馬集團(tuán)已經(jīng)使用新工具對(duì)完整的HVAC系統(tǒng)進(jìn)行了空氣聲學(xué)評(píng)估。寶馬此前曾發(fā)現(xiàn)，通過(guò)諸如管道或鼓風(fēng)機(jī)等獨(dú)立部件的流動(dòng)分析，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的聲學(xué)性能給出了不完全的信息。更糟糕的是，人們發(fā)現(xiàn)，僅僅根據(jù)它產(chǎn)生的聲音來(lái)決定改進(jìn)哪個(gè)子系統(tǒng)是錯(cuò)誤的。
通過(guò)使用PowerFlow的瞬態(tài)模擬作為分析完整的HVAC系統(tǒng)的基礎(chǔ)，寶馬工程師不僅能夠看到聲音是如何產(chǎn)生的，也能看到聲音是如何通過(guò)系統(tǒng)傳播到乘客的耳朵的。
展開(kāi) 技術(shù) | 空氣動(dòng)力學(xué)的革新者——Chaparral【前篇】
這個(gè)賽事幾乎對(duì)賽車不作任何機(jī)械條件限制，是賽車技術(shù)創(chuàng)新的溫床。
身為一個(gè)技術(shù)狂人，Jim Hall如同猛虎出籠，開(kāi)始了一系列黑科技車型的研發(fā)。
氣體流量傳感器用來(lái)檢測(cè)病人呼氣變化情況減少空氣流量技術(shù)方案
制氧機(jī)的作用在于減少輸送給病人空氣中的氮，同時(shí)增加氧的比例。制氧機(jī)使用的對(duì)象是不能把氧氣順利地吸收到血液里的病人，如某些肺病患者。而在氧療和氧康復(fù)中，吸氧過(guò)少達(dá)不到療養(yǎng)效果，吸氧過(guò)度則造成危害，因此控制氧流量至關(guān)重要。
用于制氧機(jī)的氣體流量傳感器必須能夠測(cè)量超低流量如需要測(cè)出0.1立方厘米的流量，氣體流量傳感器則可以用來(lái)檢測(cè)病人何時(shí)呼氣即何時(shí)應(yīng)該減少空氣流量，是病人呼氣容易和感覺(jué)舒適。工采網(wǎng)提高的Siargo矽翔MF4000系列氣體質(zhì)量流量計(jì)是專為管徑為3mm~8mm的氣體管路中的低速氣流的流量計(jì)量而設(shè)計(jì)。螺紋與各種快速接口可輕松實(shí)現(xiàn)機(jī)械接口轉(zhuǎn)換，滿足用戶多種氣體管路的要求，該產(chǎn)品可用于過(guò)程控制、大氣采樣等各種工業(yè)應(yīng)用。
MF4000氣體質(zhì)量流量計(jì)產(chǎn)品特點(diǎn)：
- 專為管徑為3mm-8mm的氣體管路中低速氣流的流量計(jì)量而設(shè)計(jì)，進(jìn)行流體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)記錄
- 各種連接方式，易于安裝與使用
- 輸出方式靈活 既可通過(guò)通訊接口主動(dòng)上傳數(shù)據(jù)
- 在麻醉機(jī)電子表上具有卓越表現(xiàn)或由上位機(jī)查詢輸出數(shù)據(jù)，也可通過(guò)模擬接口輸 出線性的模擬電壓
- LED顯示瞬時(shí)流量和累計(jì)流量，允許現(xiàn)場(chǎng)用按鍵配置流量計(jì)參數(shù)
- 可記錄自上電以來(lái)瞬時(shí)流量的max和min具有超量程功能
- 全量程高穩(wěn)定性、高精度和優(yōu)良的重復(fù)性
MF4000氣體質(zhì)量流量計(jì)參數(shù)：
展開(kāi) 技術(shù) | 汽車空氣動(dòng)力學(xué)中不得不說(shuō)的兩種關(guān)系
一些高性能賽車則通過(guò)搭載空氣動(dòng)力學(xué)套件從而改變風(fēng)壓中心的位置，以提升高速行駛穩(wěn)定性。比如賽車中的固定式尾翼，就可以在高速行駛時(shí)增加下壓力，提高賽車的穩(wěn)定性。
氣動(dòng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的客觀限制
目前，車企在新車型空氣動(dòng)力學(xué)性能開(kāi)發(fā)試驗(yàn)時(shí)多使用全尺寸風(fēng)洞進(jìn)行。風(fēng)洞通過(guò)大型風(fēng)機(jī)產(chǎn)生一定速度的氣流通過(guò)車身，以模擬汽車高速行駛狀態(tài)。進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)，工程師們可以通過(guò)風(fēng)洞與操作間的玻璃窗觀察整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程。風(fēng)洞試驗(yàn)作為汽車開(kāi)發(fā)試驗(yàn)中的“土豪”試驗(yàn)，高額的試驗(yàn)費(fèi)用讓很多車企望而卻步，只在必要的情況下進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)。
此外，一些有效的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)因?yàn)樵黾恿似囬_(kāi)發(fā)成本，工程師們不得不放棄使用。比如，增加光滑的車身底板可以改善汽車空氣動(dòng)力學(xué)性能，但同時(shí)也帶來(lái)了額外成本費(fèi)用，而且增加的底板也會(huì)影響車底部件的后期維護(hù)，因此很多車型并不會(huì)采納這樣的設(shè)計(jì)。
在其他情況下，如果汽車進(jìn)行大規(guī)模量產(chǎn)，如果包含了太多較新穎或者對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)較為陌生的設(shè)計(jì)和功能，就非常有可能影響汽車后期的市場(chǎng)銷量。這也成為很多車企不敢輕易嘗試汽車造型或功能創(chuàng)新的一個(gè)重要因素。
展開(kāi) 用戶論文分享 | 整車空氣聲隔聲主客觀評(píng)價(jià)技術(shù)研究
整車空氣聲隔聲主客觀評(píng)價(jià)技術(shù)研究
姜豪1, 2，張思文1, 2，徐小敏1, 2，楊亮1，2，龐劍1, 2
( 1. 汽車噪聲振動(dòng)和安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶401120；
2. 長(zhǎng)安汽車工程研究總院，重慶401120 )
摘要
為了克服現(xiàn)有隔聲評(píng)價(jià)方法無(wú)法分離結(jié)構(gòu)聲影響且一致性差的問(wèn)題，提出一套針對(duì)多噪聲源的整車空氣聲隔聲實(shí)驗(yàn)室主客觀評(píng)價(jià)技術(shù)。該技術(shù)在消聲室或混響室中采用白噪聲源激勵(lì)，并采集車內(nèi)乘員耳旁噪聲，最終通過(guò)對(duì)采集數(shù)據(jù)的計(jì)算及主觀評(píng)價(jià)分別得到客觀噪聲衰減量及主觀評(píng)分，實(shí)現(xiàn)對(duì)整車空氣聲噪聲衰減量的量化評(píng)價(jià)。基于這套評(píng)價(jià)技術(shù)，對(duì)6 輛某商品車進(jìn)行整車噪聲衰減量客觀測(cè)試和主觀評(píng)分，并進(jìn)行主客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相關(guān)性分析。結(jié)果表明，人耳對(duì)空氣聲隔聲的主觀感受主要與2 kHz以上（特別是2 kHz至4 kHz）頻率段的整車平均噪聲衰減量相關(guān)。所提出的隔聲評(píng)價(jià)技術(shù)不僅可以確保不同車型評(píng)價(jià)條件的一致性，而且可以有效避免結(jié)構(gòu)聲對(duì)主觀評(píng)價(jià)的影響，所得相關(guān)性分析結(jié)果有利于建立工程師語(yǔ)言與用戶需求間的聯(lián)系，指導(dǎo)工程師進(jìn)行空氣聲隔聲性能開(kāi)發(fā)。
關(guān)鍵詞：聲學(xué)；整車噪聲衰減量；消聲室；混響室；主觀評(píng)價(jià)；相關(guān)性分析
中文分類號(hào)：TB53
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
DOI編碼
：10.3969/j.issn.1006-1355.2020.02.029
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展開(kāi) ANSYS網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)——利用網(wǎng)格變形技術(shù)進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)形狀探索和優(yōu)化
徹底的設(shè)計(jì)探索對(duì)于（如空氣動(dòng)力阻力）改進(jìn)車輛各方面性能十分必要。優(yōu)化算法與計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) (CFD) 等計(jì)算工具相結(jié)合，能在設(shè)計(jì)探索中發(fā)揮重要作用。本次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)說(shuō)明了如何針對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)形狀優(yōu)化問(wèn)題制定快速解決方案。在網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)上，我們提出了用 ANSYS Workbench 作為框架、RBF 作為變形技術(shù)、 ANSYS Fluent 作為求解器且以 DesignXplorer 作為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)工具部署的新方法。
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