基于熵的油耗率相对增量理论模型的建立及分析.pdfVIP

第二十一届全国水动力学研讨会暨第八届全国水动力学学术会议 暨两岸船舶与海洋工程水动力学研讨会文集 基于熵的油耗率相对增量理论模型的基于熵的油耗率相对增量理论模型的 基于熵的油耗率相对增量理论模型的基于熵的油耗率相对增量理论模型的 建立及分析建立及分析* 建立及分析建立及分析 王青 1,2 雷丽 1 (1. 山东大学，济南，250061; 2. 教育部工程研究中心，济南，250061) 摘要摘要：： 本研究从高架路实测数据拟合得到的双曲型速度-密度关系式出发，引入不可逆 摘要摘要：： 过程热力学中的熵产率，建立了车流燃油消耗率相对增量的理论模型，得到了平稳状态下交 通流速度脉动引起的油耗率相对增量与此时的 CO2 相对增量的关系。分析本研究的理论模型， 得出如下结论：(1) 在某一速度下，减小速度的脉动量，油耗及交通流密度会随之降低，同时 伴随着通行能力的提高。(2) 在速度的相对增量一定时，通过降低交通流密度可以增大交通流 的平均速度。当速度增幅小于 0.98 km/h 时，油耗率的降幅相对较大，通行能力提高明显。当 速度增幅再加大时，油耗率的降幅趋缓。 关键词关键词：： 交通流；熵产率；油耗率；CO 排放率 关键词关键词：： 2 1 引言 交通拥堵造成的经济损失不容忽视。据权威部门测算,驾驶员每踩一次刹车,多消耗的燃 油成本为0.25元到0.5元。一个城市有200万辆车在路上行驶，仅踩刹车的燃料费就3000万元。 同时车辆在怠速状态下释放的废气是行车时的十倍以上，因此交通阻塞又加剧了城市环境污 染。2003年我国的统计资料表明，交通拥堵导致的直接或间接经济损失达2000亿元，其中北 京市由于交通拥塞造成的损失每年就达60亿元。 随着机动化高速发展，城市交通能源消耗势必激增。而土地资源短缺的大城市不可能满 [1] 足汽车交通对道路网容量日益增长的需求 。传统的城市规划方法是单一的面向交通的规划， 很少考虑交通发展对资源的要求及对环境的影响，不仅交通拥堵问题仍然存在，资源也得不 到合理的应用，环境质量日益恶化，城市交通仍然是经济发展及人民生活质量提高的制约因 [2] 素 。本研究将通过理论分析寻求缓解交通拥堵和能源紧张的途径。 2 相关理论 * 国家自然科学基金项目和山东省自然科学基金项目(Y2007A04)资助 - 64 - -- 第二十一届全国水动力学研讨会暨第八届全国水动力学学术会议 暨两岸船舶与海洋工程水动力学研讨会文集 当讨论满足局域体积元平衡条件的不可逆热力学过程中时，可将系统分为若干个可近似 看作处在局域平稳状态的小系统。因此该平稳状态下可逆过程的热力学基本方程仍适用，即 dq = du + dw − ∑uidni = Tds (1) 1 其中： [3] dq 是系统的热量变化；dw 是外界对系统所做的功；T 是绝对温度；ds 是熵变化 。 熵密度增加率即局域熵产率。既无物质运输又忽略体积膨胀的单纯热传导的熵产率为：