某系列轻型履带式装甲底盘在高原环境下存在着进气系统阻力大、保养间隔时间短、发动机增压器异常磨损等问题.通过故障分析，可以得到其故障原因与重型装甲车辆基本一致，即空气滤清器总成的1级滤清器、2级滤清器在设计中没有充分考虑高原环境，同时滤芯结构和滤清器流场布置存在缺陷.在高原环境空气密度降低的条件下，要保证质量流量不变化，发动机进气体积流量就会增加，系统气流速度就会增高，而空气滤清器在高气流速度时阻力增大，从而导致发动机输出功率明显下降，无法正常工作[1].

基于故障原理分析，提出解决方案可以从如下两个方面出发：1)优化滤清器流场，降低系统阻力；2)提高滤清容尘能力.改进效果将应用仿真手段与试验方法进行验证.

1.2.1 纳入标准 ①所有孕妇在入院后均接受临床检查证实为妊娠期高血压；②均符合剖宫产术手术指征；③患者及其家属均对研究知情并签署同意书；④本院收治的住院患者；⑤患者均具备完整的临床资料。

1 新结构仿真模型的建立

在文献[1]研究的基础上，形成3个改进措施，分别是取消了原空气滤清器的集气箱，滤芯形状由圆柱形改为圆台形，并在滤芯尾部加装了导流锥.

改进后的空气滤清器总成三维造型如图1(a)所示，通过将1级滤清器模型和2级滤清器模型分别简化为具备一定阻力特性的多孔介质模型来建立三维仿真模型，同时对空气滤清器复杂结构简化处理，增加前端进气道，分离滤芯前后端进气腔，组合成为系统仿真模型，改进后的空气滤清器系统仿真模型如图1(b)所示.

图1 空气滤清器

3)空气滤清器容尘能力的监测.

1)原方案由于流场不均匀造成滤芯表面流速不均匀，加上集气箱的流体扩展空间体积小，出气口收口无过渡等因素，所以在平原和高原两种状态下，最大进气量时的流速和阻力均较高，平原地区阻力达到了4.8 kPa，高原地区阻力更是高达5.4 kPa.而改进方案在采用了前述两方法优化流场后，最大进气量时，平原地区系统阻力为3.8 kPa；在高原地区发动机最大进气量时，系统阻力为4.2 kPa.改进后的空气滤清器阻力较原方案降低了22%，系统阻力的降低满足了发动机增压器前端阻力需求.

1.1 临床资料 选择同期接受治疗的66例脑卒中患者作为研究对象，纳入标准：经头颅CT确诊为脑卒中；首次发病，经康复科系统康复治疗至少1个月；无认知障碍；愿意配合康复及随访者。将患者随机分为观察组和对照组各33例，观察组男23例、女10例，年龄42～75(58.12±10.49)岁；病因：脑梗死25例，脑出血8例。对照组男25例、女8例，年龄43～76(59.46±12.13)岁；病因：脑梗死23例，脑出血10例。两组性别、年龄、病程等一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05)。

2 仿真参数的确定

在计算过程中多孔区域可以简化为增加压力降的流体区域，多孔区域流体速度-压力降拟合公式为

(1)

(2)

(3)

绝大部分业主第一次装修，都会选择在网络上获取装修知识。但所能见的朋友圈、微博等社交平台却充斥着五花八门的装修谣言，这让对装修本就一窍不通的业主更是干瞪眼，特别是这些装修谣言的发布者总能一本正经地胡说八道让你信以为真。今儿个，让我们细数“那些年，曾坑过我们的装修谣言”，再顺带辟辟谣、吐吐槽。

通过仿真计算，得到了两种海拔高度(0 m和4 500 m)下，空气滤清器滤芯的流场分布图、空气滤清器总成的速度云图、滤芯流速分布云图和空气滤清器总成速度分布矢量图，如图2～图8所示.

设定发动机额定工况下进气流量为1.2 kg/s，海拔0 m至4 500 m的大气压力、温度和空气密度通过查询国际标准大气数值得到.海拔越高, 空气越稀薄, 空气滤清器的性能随海拔的升高而恶化的影响也就越明显.将质量流量依据空气密度折算为不同的体积流量后，将不同海拔高度下的试验结果进行拟合，将密度和尺寸参数代入拟合后的函数表达式，可以依次得到单个旋流管元件和单个滤芯在不同海拔环境下的多孔介质参数(见表1).

Workbench Fluent工作模块的Setup连接Fluent求解器，在环境设置中选取平原和高原两种环境设置，设置不同的温度和空气粘度.设置模型的边界条件为压力入口和速度出口，压力入口在一级滤清器前端气道，依据两种地域的海拔高度的空气密度数据，计算空气滤清器的出口流量.在出口面积一定的条件下，出口流速即可确定.在两种多孔介质模型设置中选择圆形多孔介质，多孔介质模型的粘性阻力系数1/α和惯性阻力系数C2依据表1输入，不随海拔高度变化而变化 [4].

表1 不同海拔高度下滤清器的试验数据与多孔介质参数[1]

参数名称参数值海拔高度/m010002000300040004500单管流量V/(m3·h-1)304558616570出口流速v/(m·s-1)8.214.618.319.220.321.2系统压力降P/Pa95011701470155516401715滤芯平均面流速v/(m·s-1)1.041.552.012.112.252.43滤芯压力降P/Pa112013451678180019122090旋流管1/αt52.054.255.858.359.460.4旋流管C2t67.167.467.667.970.270.3滤芯1/αf44.244.644.945.245.745.9滤芯C2f59.359.459.659.860.160.2

3 仿真结果与分析

将式(2)和式(3)代入式(1)中，可以得到待确定参数1/αx和C2x.该参数可在已知旋流管和滤芯的速度与压力降试验数据的基础上通过插值的方法求出 [3].

图2 原空气滤清器圆柱形滤芯速度流场分布图(平原 )

图3 改进方案圆台形滤芯速度流场分布图(平原)

图4 改进方案空气滤清器总成流速分布图(平原)

图5 改进方案空气滤清器总成流速分布图(高原)

图6 改进方案空气滤清器总成流速剖面图(平原)

图7 改进方案空气滤清器总成流速剖面图(高原)

通过读取特定截面仿真数据，得到仿真数值结果如表2所示，从表2中可以看到改进前后的压力降仿真结果.

图8 改进方案滤芯流速云图(高原)

表2 不同流量下阻力特性数据

参数名称参数值原空滤器(平原)改进方案(平原)原空滤器(高原)改进方案(高原)空气流量V/(m3·h-1)3370337039603960出口流速v/(m·s-1)5.024.677.636.05系统压力降P/kPa4.83.85.44.2滤芯面流速vf/(m·s-1)12.25.814.36.5

通过对空气滤清器总成的结构计算和仿真分析，可以得到以下结论：

民国初期独立组织机构的公共体育场主要分布在华东地区的部分中心城市，如江苏、安徽、江西、浙江等中心城市以及江苏省部分县。南京政府时期数量增多，如福建、山东、湖北、云南等省立公共体育场也有独立组织机构，江苏、安徽、江西、浙江等省县立公共体育场场长数量增加。抗日战争时期福建、江西、湖北等省立公共体育场组织机构内迁，福建、江西两省各县独立公共体育场增加，专职场长数量增加明显。此外，大后方如云南、四川两省也有一定数量的独立组织机构公共体育场以及专职场长。抗日战争胜利后，独立组织机构数量有一定恢复，但是专职场长多分布在中心城市以及战争影响不大的大后方几个省。

2)圆台形滤芯和锥形导流装置，达到了降低系统压力降的目标.系统初始阻力的降低，带来了容尘过程中阻力增长余量的提高，特别是容尘初始阶段，系统阻力增加缓慢，极大提高了系统容尘总质量，提高了空气滤清器的使用寿命.

空气滤清器数据记录盒的连接状态与压力传感器的安装形式如图9、图10所示.

式中： C2x为惯性阻力因子；ρ为空气密度，kg/m3；△nx为单个旋流管长度或滤纸纸折厚度，m；αx是渗透特性系数；μ为空气动力粘度，10-5Pa·s；Δpx为流体通过多孔介质产生的压力降，Pa；vx为通过多孔介质的流速，m/s；下标x为t或f，t表示旋流管参数，f表示滤芯参数.

4 高原测试

4.1 测试方案

空气滤清器性能和环境参数的测试工具，包括压力传感器、风速传感器和数据记录装置.该测试场海拔4 500 m，现场温度10 ℃，大气压力59 kPa.主要测试项目如下：

1)空气滤清器阻力测试；

2)空气滤清器进气流量测试；

将生成的系统仿真三维模型在ANSYSY Workbench的流体仿真模块中进行前处理，即划分网格和定义区域.依据流体计算域划分为4个部分体结构：滤芯前端气腔、滤芯后端气腔、滤芯体和1级滤清器体.定义滤芯体和1级滤体为多孔介质单元Porous zone.原车滤清器滤芯前后端腔体网格数为1 400 042，圆柱形滤芯网格数为324 512，1级滤清器体内旋流管多孔介质体共65个，网格数为201 474.改进方案空气滤清器滤芯前后端腔体增加了导流锥和圆台形滤芯斜面，网格数量为1 482 567，圆台形滤芯网格数为401 562.由于改进前后两方案采用同一款1级滤清器，故1级滤清器网格数一致[2].

空气滤清器的阻力、进气流量和容尘能力的测试方法均参照文献[1]中采用的方法，即应用压力传感器测量压力降、应用风速传感器测量风速，通过进气截面积的换算得到进气流量，以及通过记录空气滤清器保养间隔得到容尘能力的方法.

3)从仿真图中可以看到，原空气滤清器圆柱形滤芯局部面流速在高原状态最高达到了14.3 m/s，有局部击穿的风险.改进方案通过改变滤芯形状、加装导流装置等方式优化流场，降低了滤芯表面流速，改进方案在高原状态滤芯表面最大面流速为6.5 m/s.

图9 数据记录盒 图10 压力传感器

4.2 测试结果

经过高原测试，得到了空气滤清器高原工作状态下各测试点的静压分布，其中出口处的静压值减去入口处的静压值即为空气滤清器出口处的压力降.空气滤清器进气流量测试得到的单管流速数值，通过旋流管数量和截面积的换算，得到了试验测试的空气滤清器进气量数据见图11.在同一流量下对比仿真和试验测试的压力降数值，可以得出在海拔4 500 m的高原条件下，空气滤清器压力降仿真结论与试验结果之间的对比关系，同时可以验证仿真的准确程度.

虽然宋国之立国似乎要追溯到殷商，但宋国的始封君实实在在的却是微子启，微子启为避汉景帝刘启之名讳又称为微子开。据《史记·宋微子世家》记载，“微子开者，殷帝乙之首子而帝纣之庶兄也。纣既立，不明，淫乱於政，微子数谏，纣不听……微子度纣终不可谏，欲死之，及去，未能自决，乃问於太师、少师……遂亡。”“周武王伐纣克殷，微子乃持其祭器造於军门，肉袒面缚，左牵羊，右把茅，膝行而前以告。於是武王乃释微子，复其位如故。武王封纣子武庚禄父以续殷祀，使管叔、蔡叔傅相之。”

为学生引导正确的思考方法。只有老师教给学生正确思考方法，使思维做到良好的训练，才能提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。使学生“思考有根据，过程有条理”，学生的初步逻辑思维能力就能不断形成。引导有序思考。数学教学的重要任务，就是要着力培养学生观察分析、由表及里的有序思考能力。在新知的探索中，教师要把问题的发现、思考过程作为重要的教学环节，不仅要让学生知道该怎样思考这个问题，还要让学生知道为什么要这样思考。

图11 空气滤清器在不同单管流速时出口处 压力降仿真与实验对比

通过将仿真结果与试验结果进行对比分析可以看到：以滤清器进气流量为基准得出的空气滤清器压力降曲线，仿真结果与试验结果在趋势上是一致的，只是在数值上，试验结果比仿真结果高出5%～8%.通过分析，是因为模型简化了空气滤清器进气腔中的线缆等障碍物和加工过程中产生的腔体表面粗糙等因素，使得流场更趋于理想，阻力相对实测值要小一些.

通过对高原装甲车辆跑车过程的全程监控和滤芯保养时间的统计分析，得到了改进后的空气滤清器在高原地区的维护保养平均时间约为20 h，改进前空气滤清器的维护保养平均时间约为16 h，改进后的空气滤清器保养周期提高了25%.

5 结 论

从某系列轻型履带式装甲车辆空气滤清器高原地区实际使用问题出发，在理论分析研究的基础上，提出了提升空气滤清器高原性能的方向与3个改进措施，分别是取消了原空气滤清器的集气箱，滤芯形状由圆柱形改为圆台形，并在滤芯尾部加装了导流锥.通过改进措施的实施，空气滤清器的阻力和容尘能力性能得到了提升.其中，改进前后空气滤清器的阻力降低了约22%，改进后的空气滤清器保养周期提高了25%，表面滤清器的容尘能力也得到了提高.

（2）夏季强辐射和高温使得大气的氧化性提高。夏季O3能够显著地影响大气氧化性，强的大气氧化性促进二次颗粒物形成。在冬季，O3对于大气氧化性的贡献不显著，NO2对于大气氧化性的增强有更多的贡献。

加工了试验样机产品，赴高原试验场进行了场地试验，通过试验数据的采集与分析得到试验结果，证明了性能改进是有效的.主要表现在：改进措施有效地降低了空气滤清器高原地区使用过程中的系统阻力，保证了发动机功率的有效输出，解决了长期困扰高原地区装甲车辆使用中的难题.高原试验与仿真结果对比分析表明，试验结果与仿真结论的误差处于可接受的范围内，验证了仿真结论的正确性，同时也表明，仿真方法可以真实地模拟空气滤清器部件和系统在不同流场条件下的工作状态，得到可信度较高的性能曲线，初步达到代替野外试验的目的.

参考文献：

[1] 卢进军，李继新，孙 阳，等． 高原环境下某装甲车辆空气滤清器性能仿真分析与试验[J]． 兵工学报，2015,36(8)： 1556-1561.

[2] Lucki T，Fissan H． The prediction of filtration perform-ance of high efficiency gas filter elements[J]． Chemical Engineering Science，1996，51(8):1199-1208.

[3] Fluent Inc. FLUENT 6.3 user's guide[M]． NH，Lebanon: Fluent Inc. 2006．

[4] Fabbro D L，Laborde J C，Merlin P，et al． Air flows and pressure drop modeling for different pleated industrial filters[J]． Filtration & Separation，2002，39( 1) : 34-40．