会车瞬态气动特性分析与研究

以某轿车实车为研究对象,应用滑移交界面和动网格技术对该轿车会车过程中的瞬态外流场进行了数值模拟,得到了会车过程中该轿车的阻力系数和侧力系数的瞬态变化趋势,结合流场剖面上的压力场和速度场,分析了这种变化趋势的原因,总结了会车过程中汽车瞬态气动特性.研究结果表明:在会车过程中两车周围的流场相互影响,车身受到的气动力在极短的时间内发生剧烈变化.当轿车与轿车会车时,轿车的气动阻力系数呈负正弦,侧力经历两个波峰和一个波谷.二者的变化不同步.当轿车与卡车会车时,轿车的阻力系数、侧力系数的变化趋势更复杂、更剧烈.     

轿车会车时气动特性的数值模拟

以标准的SAE1∶4模型为研究对象,应用数值模拟方法对轿车的瞬态会车过程汽车空气动力特性进行研究.使用湍流模型中对于瞬态项的离散化方法,结合计算流体力学中用于瞬态模拟计算的滑移网格技术,对瞬态会车过程中流场变化进行了数值模拟研究.在国家法规允许的1倍车宽横向间距的情况下,捕捉会车过程中单车的阻力系数、升力系数、侧向力系数的瞬态变化,针对流场剖面上的静压场、模型表面的压力场等进行分析,总结了会车过程汽车瞬态气动特性.     

轿车与卡车超车过程中瞬态气动特性分析

以某轿车和卡车为研究对象,采用动网格和滑移交界面技术,对两辆车超车过程中外部流场进行了数值模拟研究,得到两车的阻力和侧力的瞬态变化趋势。同时通过截取流场剖面上的压力场和速度场,分析并总结超车过程中汽车的瞬态气动特性。仿真结果表明:在超车过程中两车周围的流场相互变化影响,车身受到的气动力在极短的时间内发生剧烈变化;两车的气动力变化趋势不一样,而且二者的变化不同步;轿车的气动阻力呈先增大,当两车车头的距离(X)与轿车车身长(L)之比为0.75时达到最大值,而后减小,最后恢复常态值;轿车的气动侧力有呈类正弦曲线的变化,即当X/L=-2.5和X/L=0.75时达到正向和反向的最大值;卡车的气动力变化趋势更复杂,且达到峰值的时刻与轿车的不同。     

速度和间距对弯道会车瞬态气动特性的影响

应用计算流体力学方法,采用重叠网格策略,对2个简化DrivAer模型的弯道会车进行了数值模拟,研究了绝对速度、相对速度和横向间距改变情况下,两车气动六分力的变化规律.结果表明:车辆在极短的会车过程中,侧向力、侧倾力矩和横摆力矩都发生了方向的变化,迅速达到各自的正负极值,并且随着车辆行驶速度的增加,这种变化趋势更加明显;相对速度改变时,车辆周围流场的相互干扰随着速度的增加而不断增强;在间距改变条件下,气动力峰值随着会车间距的减小而增加,这些都会对车辆的操纵稳定性带来一定的影响.     

隧道内超车瞬态气动稳定性影响的数值仿真研究

从行车安全方面考虑影响隧道内超车车辆直线行驶性能和操纵稳定性能的因素。从空气动力学角度,以某轿车实车缩比模型为研究对象,采用滑移交界面和动网格技术和STAR-CD软件对隧道内2辆车超车过程的外流场进行瞬态数值模拟。考虑到影响气动力稳定性的因素,选取隧道内2种不同侧向间距(2辆车之间)同种相对车速及同种侧向间距3种不同相对车速4种工况进行对比分析。仿真结果表明:超车过程中被超车的气动力变化更为剧烈,各种工况下的变化趋势都呈类正弦曲线,工况Ⅰ和工况Ⅱ的变化幅度尤为明显,直线行驶性能和操纵稳定性能相对较差;而超车过程对主超车流场影响相对较小,气动力变化不是很明显。     

高海况机翼波浪地面效应数值模拟与分析

针对三维等直机翼型(NACA0015),采用计算流体动力学(CFD)分析方法,以非定常不可压缩流动N-S方程和2阶RNGk-ε湍流模型,对高海况波浪地面效应进行了数值模拟与分析.首先在二维情况下数值模拟分析了波浪地面效应,讨论了计及当地风速和波浪行进速度的必要性,同时分析了高海况下波浪地面效应翼型气动力系数随飞行高度变化趋势及原因.在此基础上,计算分析了三维情况下,等直机翼在不同航向与风向角时的气动力系数及滚转力矩的变化,并重点对侧风影响下的滚转力矩产生机理及变化特点进行了论述.通过数值模拟,初步探讨了高海况下波浪地面效应对等直机翼气动特性的影响规律,为深入研究高海况对地效飞行器设计的影响提供了依据.     

强侧风作用下客车车体气动外形优化

采用三维、不可压N-S方程和k-ε双方程湍流模型,利用有限体积法分别对不同截面形状车体在不同风速、不同风向角以及不同车速工况下的气动性能进行模拟.研究结果表明:在不同横风风速下,车体气动力均随着横风风速的增大而增大,而气动力系数基本保持不变;在不同风向角下,车体气动力随着风向角的增加而增大;当风向角增加到75°时,气动力增长率变小,气动力系数也是随风向角的增加而增大;在不同车速下,车体的气动力随车速的增大变化不大,但气动力系数随车速的增大反而减小.     

移动带和切向吹气对气动力的影响

使用数值计算和风洞试验的方法获得某三厢轿车的气动力,并采用现有的修正方法对气动力结果进行修正.对比了气动力的计算值和试验值,结果表明所采用的数值计算方法所获得的气动力值与试验值一致性较好.通过对移动带形式和切向吹气角度的研究发现:移动带形式对气动力影响不大,气动力系数差值约在0.002左右;切向吹气角度也同样不对气动力造成较大影响.     

水上飞机静水起飞过程水气耦合性能分析

采用多相URANS(unsteady RANS)方法,针对水上飞机静水起飞过程中的性能分析,提出了一种新的数值模拟研究思路。通过考虑起飞过程中气动力和水动力之间的耦合影响、升力和浮力对水线位置高度变化的影响以及阻力和发动机推力对模型前进速度的影响,得到模型起飞过程中的受力变化趋势。模拟前通过分别计算标准模型的气动力和水动力并与实验数据对比,对数值计算方法进行了验证,模拟过程中通过VOF(volume of fluid)方法实现对自由液面界面的捕捉,最后通过对静水起飞过程中模型受力变化进行分析并与实验结果比较,对本文中的水气耦合数值计算进行了验证,计算结果表明,水上飞机低压载状态起飞过程中所受总阻力是缓慢增加的,并不会出现往复;同时水线高度逐渐下降,下降速度逐渐加快,且不会出现埋艏现象。     

定常射流阵列控制地面车辆气动阻力

为了控制地面车辆气动阻力,通过风洞实验和大涡模拟仿真方法,研究定常射流对地面车辆流动控制的影响;研制由17只定常射流器构成的射流阵列装置,将其安装在车辆顶部和斜背交界处,进行流动控制实验;探讨射流倾角和动量系数等射流参数对三维地面车辆的非定常流动和气动力的控制机理。研究结果表明:数值仿真方法可有效模拟气动力变化趋势。动量系数不改变气动力变化趋势,仅影响变化幅值。射流倾角决定射流出口附近的速度分布,影响气流分离,导致气动力的差异。与无控制下相比,当射流倾角为-25°~65°时,可实现减阻;而当射流倾角为80°~115°时,对应的阻力未减小。     

车身简化对不同轮辐下整车气动阻力变化趋势的影响

针对某A级轿车,首先通过整车风洞试验验证了计算流体力学仿真方法的可靠性,接着基于该数值计算方法,对复杂车身数模进行了封闭格栅、轮拱罩并平顺底部的简化处理,研究了车身简化对不同轮辐工况下整车气动阻力系数变化趋势的影响。结果显示,简化前后阻力系数趋势发生了改变,前后轮和车底部流场出现了明显变化。在此基础上,仅针对发动机复杂的舱内部件进行了不同程度的简化,结果显示,阻力系数趋势对舱内部件的简化也很敏感。因此,在以降低整车气动阻力为目标进行车轮局部优化时,需要谨慎地进行车身的简化工作。     

车辆后备箱变容设计及外流场数值模拟分析

功能多元化及实用化是当前车辆工程领域的研究热点和趋势.针对家庭经济型轿车的实际应用需求,从车辆后备箱容积可变角度开展研究工作.首先,基于机构再生运动链理论对后备箱变形机构的基本结构进行设计;其次,为获得最优的机构设计方案,对车辆变形前后的气动性能进行数值模拟分析,并根据模拟分析结果对设计方案进行相应改进.研究结果表明,设计的变形机构满足设计目标要求,能够完成车辆在三厢形态与两厢形态之间的变形,且三厢形态车辆的阻力系数小于两厢形态,有一定的气动性能优势.相关研究结果为可变容积车辆设计提供了理论分析依据和实践参考.     

轿车车身表面压强分布的数值模拟

本文介绍了轿车身表面压强分布的数值模拟的理论依据及相应方法。建立了轿车车身外形数学模型和表面分布的物理模型，通过数值模拟结果与实验结果的对比，证明了该计算模型的可行性和正确性。     

轮拱罩充满率对整车气动特性的影响

针对某种小型轿车,基于计算流体力学(CFD)方法研究了不同轮拱罩充满率时旋转车轮对整车气动特性的影响,并与现有理想模型的试验结果对比.结果表明:在其他参数不变的情况下,随着轮拱罩充满率的下降,整车阻力系数上升,升力系数下降,当充满率下降27%时,阻力系数上升接近20%,升力系数下降接近30%.阻力上升主要是由于轮拱罩中的气流量增加,并且受轮拱罩结构的影响,内部流动分离加剧,导致尾流区的涡量均上升,车辆背压下降;升力下降主要是因为下车身气流速度加快,导致下车身压力减小.     

高超声速飞行器结构热气动弹性优化设计

基于高超声速飞行器X-43外形尺寸,构建含有隔热层的全机结构有限元模型。根据分层求解思路,考虑了气动热载荷作用下结构温度的稳态特性,忽略气动热对气动力和结构弹性力的弱耦合效应。使用三阶活塞理论对其进行频域内气动力计算,采用参考焓法求得模型表面的热流密度,进而计算出经过隔热层作用后,蒙皮表面的温度分布以及相应的热应力;在对结构的刚度矩阵进行修正后,采用p-k法迭代求解其临界颤振速度。以复合材料铺层角度和铺层顺序为设计变量,在全机结构、重量保持不变的情况下,对其进行以临界颤振速度为优化目标的气动弹性优化设计,使结构的颤振特性有了较大的改善。     

1t固定式矿车车箱受力变形的有限元分析

针对矿车车箱受力复杂,钢板厚度仅凭经验确定的情况,在受力分析基础上,应用AN-SYS有限元软件,建立1 t固定式矿车车箱数值模型,并分析机车牵引制动碰撞时受力最大车箱的应力及变形情况。结果表明：4、4.5 mm壁厚车箱均能够满足强度和刚度要求;设置加强筋后,4 mm壁厚车箱刚度明显提高;在提高车箱材料的耐磨性和耐蚀性前提下,可以通过减薄壁厚实现车箱轻量化。该研究给出了一种新的矿车车箱受力变形分析方法,为新材料矿车车箱的研制提供了有益参考。     

一种新的客车侧翻试验仿真评价方法

 依据有限元建模理论,建立整车车身骨架有限元模型,介绍并分析了在真实试验中和在仿真试验中对生存空间现有的评价方法,针对在仿真试验中现有生存空间评价方法的不足,提出了一种新的评价方法——穿透式生存空间评价方法。运用新的评价方法对有限元模型进行仿真试验,仿真试验结果表明：客车上部结构侵入到生存空间,该客车不满足法规要求。之后,针对该车上部结构强度的不足之处,对车体结构提出合理的改进方法,即将车体结构改成封闭环结构和在腰梁与地板横梁连接部位加入脚板,进一步的仿真试验验证了结构改进后的模型满足法规要求。从而验证了新的评价方法是一种简单实用、准确可靠的方法,也为国内客车生产厂家侧翻试验有限元分析提供借鉴和参考。     

基于余弦相似度模型的最佳教练遴选算法

介绍了一种基于余弦相似度模型的最佳教练遴选算法.该方法首先定义了执教能力评价指标,并针对指标中的时间相关因素给出了修正方法,最大程度地削减了时间因素对教练遴选算法的影响.采用单因素方差分析方法分析了性别对排名结果的影响,在此基础上提出了基于白化方法的改进策略,消除了性别的影响.采用对比策略,将所有教练的评价指标向量与理想化教练向量之间进行余弦相似度计算,最终遴选出最佳教练.基于实际数据的实验结果验证了算法的有效性.     

大客车操纵动力学14自由度模型仿真研究

在系统分析大客车结构和栽荷分布的基础上，根据乘员人体工效学和系统动力学原理，建立起了考虑乘员人体和纵向制动力的大客车14自由度操纵动力学模型。同时还给出了应用该模型对大客车高速制动：屎纵稳定性进行仿真的一些结果，验证了该模型的可行性和实用性。通过对比分析得出，横向稳定性的安装位置较大地影响客车的操纵稳定性能。