模型的速度流线，使用LLNL超级计算机上的计算流体动力学模拟开发。功劳:劳伦斯·利弗莫尔国家实验室改造重型车辆(如半卡车)的外部，使它们在整个长度上以平滑、连续的方式进行空气动力学集成，可以减少阻力、提高燃油效率并减少碳排放。劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的工程师利用风洞测量和计算流体动力学模拟证明，空气动力学集成的车辆形状减少了侧风中的车身轴阻力，产生了巨大的负前压力，有效地逆风“拉动”车辆向前行驶，就像帆船一样。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。
在美国，国内货运以重型车辆为主，它们处理大约81%的货运总重量和将近86%的货运总价值。尽管重型车辆仅占所有道路车辆的4%，但它们却造成了超过20%的与运输相关的燃料消耗和温室气体排放。导致重型车辆燃油经济性低(大约每加仑6英里)的主要低效来源之一是它们相对较大的车身轴阻力。
该研究的主要作者、LLNL计算机科学家Kambiz Salari说:“未来石油使用和碳排放的减少将在很大程度上依赖于重型车辆货运效率的提高。“我们已经提出了一个解决方案，将彻底改变卡车运输行业，使其更加节能，同时通过减少碳排放来帮助拯救地球。”
目前使用的减阻装置包括船尾板、拖车裙板以及牵引车侧面和车顶延伸器。船尾板增加了拖车底部压力，而拖车裙板和牵引车侧面和车顶延伸件分别减少了拖车和拖车车轮正面的侧风流量。
美国宇航局艾姆斯7x10风洞中的卡车模型。功劳:劳伦斯·利弗莫尔国家实验室“然而，尽管这些简单的装置显著降低了阻力，但巨大的收益受到现代重型车辆固定形状的限制，”该论文的合著者、LLNL工程师杰森·奥尔特加说。“对这一限制的一个根本解决方案是完全重塑重型车辆的外部，使其以平滑、连续的方式沿其整个长度进行空气动力学集成，而不是通过单独附加设备的临时拼凑。”
该团队表示，新提出的外形看起来类似于子弹头列车的设计，将产生明显小于现代重型车辆的车身轴阻力值。
虽然阻力的减少来自额外的前部流线型，制造商也必须特别注意整个形状。
“对于随后的设计，应该采用空气动力学形状优化技术，以在空气动力学综合形状内保持有用的货物体积，同时最小化阻力，并解决侧风中对车辆稳定性的任何可能影响，”萨拉里说。
平滑空气动力学集成的未来应用可能会对重型车辆货运部门产生根本性影响，该部门在2017年消耗了超过300亿加仑的柴油。阻力每减少1%，重型车辆在高速公路上的燃料消耗就会减少0.45%。
奥尔特加说:“这项研究中呈现的阻力值凸显了在整个美国大幅减少石油消耗和碳排放的潜力。
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