车轮宽度对轿车风阻的影响

针对某三厢轿车,采用计算流体动力学(CFD)数值计算方法,研究车轮宽度对整车气动性能的影响.通过综合分析不同宽度孤立车轮周围的流场结构变化及具有不同宽度车轮的整车周围流场的结构特性,得到结论:车轮宽度每减小5%,单车轮模型气动阻力约减小9.2%,整车模型气动阻力约减小2%.这是因为减小车轮宽度可以减小车轮两侧的气流分离,缩小尾部涡流区域,降低车轮及汽车尾部湍流强度,从而有助于降低车轮及整车气动阻力.     

车轮辐板形状对汽车气动阻力影响分析

汽车旋转的车轮所产生的复杂分离流对整车外部流场有重要影响.是整车气动阻力主要来源之一.应用计算流体力学对包含轮胎的整车进行仿真分析,并通过风洞试验验证了方法的可靠性.重点讨论了车轮边界条件的设置对计算结果的影响,并对同一型号的车轮,通过改变辐板的开孔个数和开孔面积分析对整车气动阻力系数的影响.结果表明,对车轮的模拟,采用旋转壁面模型比采用多参考坐标系(MRF)更为合理;当辐板开孔数不变时,随着开孔面积的增大,前、后车轮阻力系数都随之增大,整车阻力系数先增大后减小;当单个孔面积不变时,随着开孔数目的增多,后轮阻力系数随之增大,前轮、整车阻力系数先增大后减小.结果为汽车车轮的设计提供一定参考.     

地铁车轮辐板热-机疲劳强度分析

针对地铁车轮因频繁制动而导致的车轮疲劳失效问题,在ANSYS平台通过有限元仿真法,模拟磨耗到限车轮单独机械载荷作用和制动热载荷与机械载荷共同作用两种工况下车轮应力场分布。模拟30次连续停车制动工况车轮温度场和热应力场变化,并将最大应力场对应的温度场作为体载荷施加到机械载荷应力场分析中进行热机耦合分析。基于UIC510-5标准中多轴转化为单轴疲劳强度评估方法,利用Fortran语言编写疲劳强度评估程序,对两种工况下车轮辐板静强度和疲劳强度进行评估,并对比分析两种工况下辐板材料利用度。结果表明在制动热载荷作用下,车轮辐板最大von_Mises应力和材料利用度分别增加54%和70%,制动热载荷对辐板静强度和疲劳强度有显著影响。     

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。     

旋转孤立车轮局部流场的影响评价

以简单孤立车轮为研究对象,在静止和旋转工况下,对有侧偏角和无侧偏角时车轮周围的流场结构进行数值分析和试验验证.计算采用定常雷诺时均Navier-Stokes方程,试验在1∶15的模型风洞中进行.不同工况下车轮周围流场、表面压力系数、气动阻力系数和升力系数等数据的分析结果表明,车轮的旋转会对流场产生巨大影响.车轮旋转使总体压差减小,气动阻力和气动升力下降,气动性能得到改善.     

基于有限元仿真车轮多轴疲劳强度分析

基于UIC510-3规程和热负荷试验,确定了车轮疲劳强度分析的计算载荷工况,采用有限元方法数值模拟了运行状态下车轮的应力变化规律,进行了车轮疲劳强度评定.采用最大主应力方法将多轴应力状态转化为单轴应力,通过Haigh-Goodman疲劳极限方程,得出机械载荷下车轮辐板孔的疲劳强度满足要求;采用Goodman方程,将制动热负荷产生的零-拉脉动循环转化为对称循环,根据辐板材料的S-N曲线评价,得出单纯制动热负荷下辐板孔满足疲劳强度要求;提出制动热应力与机械波动应力的叠加方法,采用Miner法则预测机械载荷与制动热负荷组合作用下辐板孔裂纹的形成寿命.由不同载荷下车轮疲劳强度的评价结果,判断出导致辐板孔边裂纹形成的载荷因素是机械载荷与坡道制动的综合作用.     

旋转车轮对整车气动性能的影响评价

为研究整车轮边流场结构特征,以不同尾部造型形式的简单车体和复杂车体为研究对象,分别对静止和旋转车轮工况进行了数值研究.计算采用定常雷诺时均纳维斯托克斯方程.针对数值计算结果,通过对静止及旋转车轮周围流场的流动情况、表面压力系数、气动阻力系数和升力系数等数据的详细分析,得到了车轮旋转会对轮边流场和整车流场产生极大的影响,整车气动阻力和气动升力下降,气动性能得到改善.     

有无车轮对低风阻车型气动特性的影响

针对有无车轮低风阻电动汽车模型进行数值计算,并通过对两种模型是气动力、表面压力、速度场等计算结果对比,评估了有无车轮对低风阻车型气动特性的影响。研究表明：车轮的存在使得整车气动阻力增大63.8%,其中各部件的贡献从大到小依次为前轮室、车身前部、背部、车底（负贡献）、后轮室;而升力增大一倍多,主要来源于车底的贡献;流场结果显示车轮对车身的气动作用体现在车轮带来的全局阻塞和局部尾迹两种效应的综合影响;后轮及后轮导流罩产生的尾迹会导致低阻车尾部涡环强度增强,回流区长度减小,背压降低。综合气动阻力、升力、压力分布和流场对比分析,明确了车轮的存在会给低风阻车型带来较大的气动特性变化。     

基于实测的车轮虚拟试验台搭建及参数修正

为了提高某A级车平台轮毂的性能,车轮的设计过程中要通过台架试验来确保产品符合结构耐久性的要求.尝试通过搭建虚拟试验台来快速预测台架上车轮应力状态,以台架试验贴片应变仿真为研究内容,将实际台架试验与数值实验分析相结合,考虑多种因素对仿真结果的影响,如螺栓紧固力大小、球面螺栓和轮辐接触面的相互作用、焊缝的模拟、轮辋和轮辐之间的装配过盈量、加载轴刚度、冲压工艺等参数,进行不同方案的对比分析.扫描轮辋和轮辐的三维尺寸,测量冲压工艺使轮辐产生的厚度变化,修正有限元模型的参数使仿真应变输出与实测应变输出更相近,从而更准确地模拟台架试验,初步搭建了车轮的虚拟试验台.     

高速列车底部导流板的气动减阻特性研究

为改善列车底部流场结构，进一步减低高速列车的气动阻力，基于底部导流的思想，设计了一种列车底部转向架舱前后位置布置、截面为三角形的导流板并开展其气动减阻特性研究.以300 km/h的速度明线运行的三车编组CRH380B型高速列车为研究对象，采用Realizable k-ε湍流模型，对4种典型的导流板安装位置进行探讨，并选择减阻效果最好的导流板安装位置，分别探究了5种角度和5种高度的不同组合下的导流板减阻特性差异，对比了安装导流板前后车体、转向架以及转向架舱上的阻力变化情况、压力分布变化情况以及转向架区域的流场结构变化情况.结果表明：仅在各转向架舱前双向开行的来流方向安装导流板时的减阻效果最佳；安装导流板后，车体、转向架舱上的气动阻力虽有所增加，但转向架上的阻力明显减少，转向架区域流速降低，前后压差减小，底部流场显著改善.同时发现，15°、100 mm组合的导流板减阻效果最佳，三车减阻率达7.08%.数值仿真证明了底部导流板能有效减小列车运行阻力.     

前轮扰流板高度对复杂轿车风阻的影响

以较真实的复杂车体为研究对象,分别对旋转与静止工况下,前轮扰流板高度对整车气动阻力的影响进行了数值研究,计算采用定常雷诺时均纳维斯托克斯方程.针对数值计算结果,对静止与旋转车轮周围流场的流动情况、车身阻力积分曲线等数据的详细分析,得到结论:旋转与静止工况下,整车气动阻力系数均随车轮扰流板高度的增加呈现先减小后增大的趋势,前轮扰流板有利于整车气动性能和机舱散热性能的提高,但须对其高度进行优化,合适高度的前扰流板可使整车气动阻力系数较小且机舱进气量较大.     

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.     

城市轨道交通车辆弹性车轮的开发研究

通过整体车轮和弹性车轮与轨道垂向耦合动力学仿真和振动模态及声学特性分析 ,对弹性车轮减振降噪机理进行了研究 .对研制的承剪型弹性车轮与整体车轮的声学特性进行了试验比较 ,结果证实了该弹性车轮在降低轮轨振动噪声方面显示的优良性能     

具有流线型凸包的风力发电机气动特性

以300 W水平轴风力机叶片为研究对象,设计流线型凸包结构,并应用于风轮模型,结合滑移网格技术,对比研究光滑型与流线凸包型风力发电机的绕流场特性以及气动载荷特性,分析了三维绕流场内速度、压力、流线等的变化规律,以及不同风速下风力机的阻力系数及其功率的时程变化规律,探讨了流线凸包型与光滑型风轮在不同风速下运行时绕流特性的差异。结果表明:流线型凸包对流场有较好的改善结果;当风速增大时有明显的减阻效果,最大减阻率为19.53%,但其波动量增加为1.51%;凸包型风轮输出功率明显高于光滑型风轮,但随着风速增加,功率增加率也逐渐减弱。研究结果对水平轴风力机非定常气动特性研究及应用具有重要意义和价值。     

井字型格栅对减小厢式货车气动阻力的数值模拟

为了提高货车的燃油经济性,对厢式货车的气动阻力进行了研究.采用κ-ε紊流模型对增加井字型格栅前后厢式货车的外流场进行CFD数值模拟,得到两模型周围的速度场和压力场.通过分析对比,增加井字型格栅后厢式货车的气动阻力明显降低.