❶ 汽车运动时的气流阻力及其流线型设计
汽车风阻的五个组成部分
车身造型设计是一门很大的学问,其中重要的内容就是风阻问题。
平常说的风阻大都是指汽车的外部与气流作用产生的阻力。实际上,流经汽车内部的气流也对汽车的行驶构成阻力。研究表明,作用在汽车上的阻力是由5个部分组成的。
一、外型阻力,指汽车前部的正压力和车身后部的负压力之差形成的阻力,约占整个空气阻力的58%;
二、干扰阻力,指汽车表面突出的零件,如保险杠、后视镜、前牌照、排水槽、底盘传动机构等引起气流互相干扰产生的阻力,约占整个空气阻力的14%;
三、内部阻力,指汽车内部通风气流、冷却发动机的气流等造成的阻力,约占整个空气阻力的12%;
四、由高速行驶产生的升力所造成的阻力,约占整个空气阻力的7%;
五、空气相对车身流动的摩擦力,约占整个空气阻力的9%;
针对第一、二种阻力,轿车车身应该尽量设计成流线型,横向截面面积不要太大,车身各部分用适当的圆弧过渡,尽量减少突出车身的附件,前脸、发动机舱盖、前挡风玻璃适当向后倾斜,后窗、后顶盖的长度、倾角的设计要适当。此外,还可以在适当的位置安装导流板或扰流板。通过研究汽车外部的气流规律,不仅可以设计出更加合理的车身结构,还可以巧妙地引导气流,适当利用局部气流的冲刷作用减少车身上的尘土沉积。
针对第四种阻力,要设法降低行驶中的升力,包括使弦线前低后高,底版尾部适当上翘,安装导流板和扰流板等措施。
一部分外部气流被引进汽车内部,可能会在一定程度上减少了外部气流对汽车的阻力,但气流在流经内部气道时也产生的摩擦、旋涡损失。研究汽车内部的气流规律,可以尽量减少内部气阻,有效地进行冷却和通风。利用气流分布规律,还可以巧妙地把发动机的进气口安排在高压区,提高进气效率,减少高压区附近的涡流,同时把排气口安排在低压区,使排气更加顺畅。
细心的读者可能已经注意到了,上面的论述用了很多非限定性的词汇,如"适当"就用了五次。有的读者可能希望用一些确切的数字来表述,如后倾的角度、圆角的半径等等。这里牵涉到车身设计的整体概念。风阻是建立在汽车整体结构上的概念,某型号车的最佳几何参数,在其他型号上是不适用的。一个小小的改动往往对整体产生很大的影响,正所谓牵一发而动全身。技术书籍上的数据都是在严格规定的试验条件下,对特定范围的汽车进行测试的结果。离开了这些前提条件,数据就是荒谬的。
随着各大汽车制造厂商技术实力的趋同,大厂商竞争的重点由性能提高转移到了汽车的外型上。虽然总体上都符合当前人们对审美的需求,但竞争的加剧也使得厂商开始重视突出自身的个性——优雅流畅的车身曲线或是富有创新意义的散热格栅就成了关键。
大厂商重视外形设计
奔驰在人们心目中一直是“中规中矩”的印象,然而最新上市的奔驰新S级给人感觉则是越来越“性感”。新S级借鉴了上一代的设计风格,车的外观、格栅、车灯、车尾的线条变化不大,但局部的改变综合起来,形象语言发生了很大变化。相比上一代较柔和的外观设计,新S级的设计显得更逼人,车灯缩小了,格栅面积增大,位置更突出,强调格栅的重要性也是为凸显车主的社会地位。
宝马也不是单纯依靠性能来征服消费者,外观成为极其重要的因素。实际上,宝马3系轿车诞生的这30年,宝马一直领导着运动型轿车消费者的审美观。去年,新一代宝马3系上市,人们发现,宝马新3系的外形也进行了明显的改动:新3系变得更加丰满,少了些许锐气,多了一些厚重,前大灯的外“眼角”明显向侧面倾斜,使得其棱角成为典型的锐角,从而突显该车内敛的锐气。尾部横切面高后端的楔形变得圆润。经典的双肾型进气格栅顶部又增加了镀铬金属饰条,就像双眼上加了一道眉毛。这也是宝马家族的标志性设计。
新奥迪A6虽然还有着和上一代极其神似的造型,但外观细节已大有变化,最为明显的改变是前部的“一体化单框格栅”设计。上下进气口被一个粗壮的镀铬金属饰条环绕成一个整体,四个银光闪闪的金属圆圈镶嵌其中,给人以强烈的视觉冲击,完全打破了以前上下界限分明的壁垒。
不过,汽车厂商造车都是非常讲究品牌传承的,一辆上世纪80年代初期的3系宝马和现在的相比,虽然技术上已有天壤之别,但它们的三围变化甚微,这就是汽车的品牌沿袭。新奥迪A6也不例外,虽然车头、车尾都变了模样,但怎么看都还是奥迪的味道。奔驰再“性感”,仍然能看出来这就是奔驰。
汽车设计有一些共通的地方,但是,远远行驶过来的汽车,你能一眼就辨认出这是一辆奥迪还是一辆宝马,或是一辆奔驰。用寥寥几个线条勾勒出一个神似而又貌离的造型,从而成为一个品牌的代表,就是设计师的精妙之处。
汽车风格受地域文化影响
同样来自德国的奥迪、宝马和奔驰,在设计上个性不同,不同的地域文化自然就更能造就不同的国家汽车设计风格:美国车豪放、狂野、不拘小节,车身宽敞、内部设施豪华,外观粗线条、是调和豪华舒适与科学实用的产物;德国车冷静、深藏不露,做工严谨、刻板保守;英国车是个老式贵族,稳重、内向、有内涵,传统车用料充足,不会有夸张的外形和功能;日本车活泼、善变、创新、注重外表,早期以模仿为主,如今逐渐形成自己的风格,过于重视细节;意大利车则以洒脱、具有艺术性闻名;韩国车集欧、美汽车于一体,借鉴日本车风格,既洒脱又稳重,并且具有飘逸感。
车身设计历史悠久
自1886年德国工程师卡尔·奔驰发明第一辆汽车以来,一百多年来,汽车从无到有,从简陋到完美,无数的设计师为之付出了毕生的心血。
最初的汽车是以马车车厢作为设计蓝本,其实就是一辆“无马的马车”。随着技术进步使得汽车速度提高,为躲避迎面而来的风,风挡玻璃和用木头制成的像箱子一样的车身开始采用。福特T型车是“箱形车”的代表作。
然而,巨大的空气阻力阻止了车速进一步加快,设计师发现汽车外形与空气阻力之间的微妙关系,于是应用流体力学理论的汽车被设计出来。1934年,美国克莱斯勒生产的“气流”牌小客车首先采用流线型车身,但这种超前的审美形式因不能与当时人们的欣赏能力相适应而归于失败。直到40年代,随着德国大众生产的甲壳虫形车普及,人们才感到甲壳虫的自然美运用到车身造型上也具有同样的魅力,于是“甲壳虫”成了流线型车身的代名词。
到了50年代,福特推出了“船形车”。驾驶乘员室位于车中部,整个汽车造型像一条船。船形车没有横向风不稳定问题,其代表作是空气动力量最佳化的奥迪100轿车。后来又有“鱼形车”,不过在高速时产生升力,使车轮着地力减小,容易发生危险。于是“楔形车”开始出现,其特点是车身整体向前下方倾斜,车身后部像刀切一样平直。
车身外形从马车形、甲壳虫形、船形、鱼形到楔形的演变经历了漫长的过程。虽然这里包含了无数设计者的心血和匠心,但和发动机、底盘、电气技术的发展比起来还相差甚远。这足以说明车身设计在很长一段时期内没有得到重视,车身设计在相当长时期内尚未形成一套完整、成熟的理论。
随着时代发展,人们对汽车车身的审美意识已提到一个很高的层次。近年来,通过车展人们见识了多种多样的车身外形,体会了一个五彩缤纷的艺术世界。不难看出,车身设计已经作为一个单独的学科,需要更多的人去开拓。
❷ 爆炸性环境的电力装置设计应符合哪些规定
爆炸性环境的电力装置设计应符合下列规定:
(1)爆炸性环境的电力装置回设计宜将设备答和线路,特别是正常运行时能发生火花的设备布置在爆炸性环境以外。当需设在爆炸性环境内时,应布置在爆炸危险性较小的地点。
(2)在满足工艺生产及安全的前提下,应减少防爆电气设备的数量。
(3)爆炸性环境内的电气设备和线路应符合周围环境内化学、机械、热、霉菌以及风沙等不同环境条件对电气设备的要求。
(4)在爆炸性粉尘环境内,不宜采用携带式电气设备。
(5)爆炸性粉尘环境内的事故排风用电动机应在生产发生事故的情况下,在便于操作的地方设置事故启动按钮等控制设备。
(6)在爆炸性粉尘环境内,应尽量减少插座和局部照明灯具的数量。如需采用时,插座宜布置在爆炸性粉尘不易积聚的地点,局部照明灯宜布置在事故时气流不易冲击的位置。
粉尘环境中安装的插座开口的一面应朝下,且与垂直面的角度不应大于60°。
(7)爆炸性环境内设置的防爆电气设备应符合现行国家标准《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》(GB 3836.1—2010)的有关规定。
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❹ 激光切割机喷嘴设计及气流控制技术有什么要求
喷嘴设计及气流控制技术:激光切割钢材时,氧气和聚焦的激光束是通过喷嘴射到被切材料处,从而形成一个气流束。对气流的基本要求是进入切口的气流量要大,速度要高,以便足够的氧化使切口材料充分进行放热反应;同时又有足够的动量将熔融材料喷射吹出。因此,除光束的质量及其控制直接影响切割质量外,喷嘴的设计及气流的控制(如喷嘴压力、工件在气流中的位置等)也是十分重要的因素。
激光切割用的喷嘴采用简单的结构,即一锥形孔带端部小圆孔。通常用实验和误差方法进行设计。由于喷嘴一般用紫铜制造,体积较小,是易损零件,需经常更换,因此不进行流体力学计算与分析。在使用时从喷嘴侧面通入一定压力Pn(表压为Pg)的气体,称喷嘴压力,从喷嘴出口喷出,经一定距离到达工件表面,其压力称切割压力Pc,最后气体膨胀到大气压力Pa。研究工作表明随着Pn的增加,气流流速增加,Pc也不断增加。
可用下列公式计算:V=8.2d2(Pg+1)
V-气体流速L/min
d-喷嘴直径mm
Pg-喷嘴压力(表压)bar
对于不同的气体有不同的压力阈值,当喷嘴压力超过此值时,气流为正常斜激波,气流速从亚音速向超音速过渡。此阈值与Pn、Pa比值及气体分子的自由度(n)两因素有关:如氧气、空气的n=5,因此其阈值Pn=1bar×(1.2)3.5=1.89bar。当喷嘴压力更高Pn/Pa=(1+1/n)1+n/2时(Pn;4bar),气流正常斜激波封变为正激波,切割压力Pc下降,气流速度减低,并在工件表面形成涡流,削弱了气流去除熔融材料的作用,影响了切割速度。因此采用锥孔带端部小圆孔的喷嘴,其氧气的喷嘴压力常在3bar以下。
为进一步提高激光切割速度,可根据空气动力学原理,在提高喷嘴压力的前提下不产生正激波,设计制造一种缩放型喷嘴,即拉伐尔(Laval)喷嘴。为方便制造可采用如图4的结构。德国汉诺威大学激光中心使用500WCO2激光器,透镜焦距2.5〃,采用小孔喷嘴和拉伐尔喷嘴分别作了试验,见图4。试验结果如图5所示:分别表示NO2、NO4、NO5喷嘴在不同的氧气压力下,切口表面粗糙度Rz与切割速度Vc的函数关系。从图中可以看出NO2小孔喷嘴在Pn为400Kpa(或4bar)时切割速度只能达到2.75m/min(碳钢板厚为2mm)。NO4、NO5二种拉伐尔喷嘴在Pn为500Kpa到600Kpa时切割速度可达到3.5m/min和5.5m/min。应指出的是切割压力Pc还是工件与喷嘴距离的函数。由于斜激波在气流的边界多次反射,使切割压力呈周期性的变化。
第一高切割压力区紧邻喷嘴出口,工件表面至喷嘴出口的距离约为0.5~1.5mm,切割压力Pc大而稳定,是工业生产中切割手扳常用的工艺参数。第二高切割压力区约为喷嘴出口的3~3.5mm,切割压力Pc也较大,同样可以取得好的效果,并有利于保护透镜,提高其使用寿命。曲线上的其他高切割压力区由于距喷嘴出口太远,与聚焦光束难以匹配而无法采用。
❺ 洁净实验室气流流型要怎么设计
喜格-洁净实验室气流流型设计有以下两点:
1、气流流回型应满足空气洁净答度等级的要求。空气洁净度等级要求为1~4级时,应采用垂直单向流。
2、送风、回风和排风系统的启闭应联锁。正压洁净室联系锁程序为先启动送风机,再启动回风机和排风机;关闭时联程序应相反。1~4级单向流平均风速0.3~0.5m\s,向外气流速度为0.1m\s。
❻ 在倾转翼飞机设计中,如何解决在机体上升过程中,由旋桨带出的向下的强气流冲击旋桨臂问题
我来回答:飞机螺旋桨在发动机驱动下高速旋转,从而产生拉力,牵拉飞机向前飞行。这是人们的常识。可是,有人认为螺旋桨的拉力是由于螺旋桨旋转时桨叶把前面的空气吸入并向后排,用气流的反作用力拉动飞机向前飞行的,这种认识是不对的。
那么,飞机的螺旋桨是怎样产生拉力的呢?如果大家仔细观察,会看到飞机的螺旋桨结构很特殊,如图1所示,单支桨叶为细长而又带有扭角的翼形叶片,桨叶的扭角(桨叶角)相当于飞机机翼的迎角,但桨叶角为桨尖与旋转平面呈平行逐步向桨根变化的扭角。
桨叶的剖面形状与机翼的剖面形状很相似,前桨面相当于机翼的上翼面,曲率较大,后桨面则相当于下翼面,曲率近乎平直,每支桨叶的前缘与发动机输出轴旋转方向一致,所以,飞机螺旋桨相当于一对竖直安装的机翼。
桨叶在高速旋转时,同时产生两个力,一个是牵拉桨叶向前的空气动力,一个是由桨叶扭角向后推动空气产生的反作用力。
从桨叶剖面图中可以看出桨叶的空气动力是如何产生的,由于前桨面与后桨面的曲率不一样,在桨叶旋转时,气流对曲率大的前桨面压力小,而对曲线近于平直的后桨面压力大,因此形成了前后桨面的压力差,从而产生一个向前拉桨叶的空气动力,这个力就是牵拉飞机向前飞行的动力。
另一个牵拉飞机的力,是由桨叶扭角向后推空气时产生的反作用力而得来的。桨叶与发动机轴呈直角安装,并有扭角,在桨叶旋转时靠桨叶扭角把前方的空气吸入,并给吸入的空气加一个向后推的力。与此同时,气流也给桨叶一个反作用力,这个反作用力也是牵拉飞机向前飞行的动力。
由桨叶异型曲面产生的空气动力与桨叶扭角向后推空气产生的反作用力是同时发生的,这两个力的合力就是牵拉飞机向前飞行的总空气动力。
早期飞机大多使用桨叶角固定不变的螺旋桨,它的结构简单,但不能适应飞行速度变化。现代的螺旋桨飞机多采用桨叶角可调的变距螺旋桨,如图3所示,这种螺旋桨可根据飞行需要调整桨叶角,提高螺旋桨的工作效率。
由于螺旋桨在旋转时,桨根和桨尖的圆周速度不同,为了保持桨叶各部分都处于最佳气动力状态,所以把桨根的桨叶角设计成最大,依次递减,桨尖的桨叶角最小
工作状态的桨叶是一根悬壁梁受力态势,为了增加桨根的强度,桨根的截面积设计为最大。
一架飞机上桨叶数目根据发动机的功率而定,有2叶、3叶和4叶的,也有5叶、6叶的。
装于飞机头部的螺旋桨为拉力式螺旋桨,装于飞机后部的螺旋桨为推力式螺旋桨,还有既装有拉力式螺旋桨又装有推力式螺旋桨的飞机。
第二次世界大战以前的飞机,基本上是使用活塞式发动机作动力装置驱动螺旋桨。近代在涡轮喷气发动机的基础上研制出了涡轮螺旋桨发动机和涡轮桨扇发动机。用这两种发动机驱动螺旋桨使螺旋桨的工作效率大大提高,同时也提高了飞机的性能。图9是装有涡轮螺旋桨发动机的运输机, 21672希望对你有用!
❼ 气力输送装置的气力输送装置设计计算
①原始资料收集
②设计程序
③计算和确定有关参数
④系统压力损失的计算
a.主要参数
悬浮速内度:悬浮速度集中反映了被容输送物料的主要物理特性,是在气力输送计算中具有实用意义的原始数据。悬浮速度常通过试验测定。计算时可查有关设计手册。
气流输送速度:气力输送速度关系到装置运转性能的好坏和经济性。针对不同物料,均存在有一个最适宜的输送气流速度值,即“经济速度”或“安全速度”。
“安全速度”很难用计算求得,一般由试验确定。
❽ 气流冲击法为什么是潮式呼吸
使呼吸恢复,经一阵呼吸后,血中二氧化碳分压又下降到阈值水平以下,呼吸中枢又停止活动,呼吸停止。如此交替,就形成潮式呼吸。
❾ 气流冲击声带引起振动产生微弱的声音后,再经过什么过程进行鼻腔共鸣
物理
过程
就是共振使得原来微弱细小的声音得到了扩大和美化。
鼻腔
共鸣是通过
软腭
来实现的。当软腭放松,鼻腔与
口腔
的
通路
打开,声音在鼻腔得到了共鸣。软腭关闭后,声音沿
硬腭
传导到鼻腔
内壁
,可以感到鼻腔在振动。