类车体流固耦合现象实验及数值分析

以改进的类车体模型为对象,将流固耦合效应引入风洞实验和数值仿真中.基于车身位移测量数据,验证数值方法有效性.通过实验与仿真的方法,揭示了在引入流固耦合机制后车体所受气动力及力矩的变化规律及内在机理.研究表明:在车体设计中有必要考虑流固耦合效应.     

多目标全自动尾翼安装集成优化方法

通过引入最优拉丁超立方实验设计法、代理模型、多岛遗传算法,并编写相关程序搭建全自动集成优化平台.基于该平台,以车翼结合体为对象,以尾翼攻角及离地间距为设计变量,获得满足设定优化目标的尾翼安装位置,并通过数值仿真验证其有效性的同时揭示其内在机理.最后,明确该集成优化平台的高效适用范围.     

气动－声学风洞热交换器的气动噪声研究

为了评估矩形翅片椭圆管热交换器的声学性能,用传声器在模型风洞中分别测量5个风速下热交换器进出口声学特性.通过试验发现,在所测量风速下,热交换器自身产生的气动噪声大小约为8.9～10.7dB,其能量主要集中在中低频.相同管排数下漩涡脱落频率随迎面风速呈线性增加,表明对于给定热交换器存在1个不变的斯托拉哈尔数.     

基于圆柱绕流的气动声源识别方法

以气流流经固体壁面产生的气动声源为研究对象，以力点源对应的偶极子气动声源声波动方程的声压解为基础，利用流场中声源辐射声压和脉动力、脉动力和压力梯度的关系，建立偶极子气动声源辐射声压与流场压力梯度的关系式；利用两偶极子声源可组成一四极子声源的概念，建立四极子气动声源辐射声压与流场脉动速度的关系式。最后，以圆柱绕流为研究对象，采用上述两关系式并结合数值仿真计算方法，得到圆柱绕流的偶极子和四极子气动声源大小和分布特征。结果表明：偶极子气动声源向远场的声辐射声压由??p?t决定，四极子气动声源向远场的声辐射声压由?2ur2?t2决定。     

汽车风洞实际流场对声源识别的干扰与修正

为了提高汽车风洞外场声源识别精度,对因实际流场与空风洞之间区别产生的偏差进行分析.关注汽车绕流场与射流剪切层的速度分布,分别对车辆所在自由空间、空风洞与带实际车辆的风洞3种流场进行数值仿真及试验验证.通过无限薄剪切层及实际流场分层声传播模型,预测有无车辆两种风洞状态下的声漂移量,并与实际整车声学风洞声传播试验结果进行比较.结果表明,放入车辆后,风洞势流核心区因受汽车阻塞而流场速度分布不均匀,进而剪切层区域流场受到汽车绕流场干扰而外扩.进行实际流场分层修正后,车表后方声源漂移结果精度大幅提高,能有效提高实际风洞外场声源识别精度.     

3/4开口式风洞喷口来流风速的修正

采用数值仿真方法对1∶15的3/4开口回流式汽车风洞进行模拟,并将喷口法和驻室法推导得到的风速与风洞喷口来流风速监测值进行对比,提出来流风速的修正方案.与风洞试验数据对比,验证了数值仿真方法的有效性.空风洞仿真结果表明:在不同来流风速下,两种方法计算结果皆与风洞喷口来流风速监测值接近.安装车辆模型的风洞计算结果表明:在不同雷诺数下,由于安装车辆导致的阻塞作用,喷口附近的压力受到影响,两种方法推导得到的风速皆需进一步修正.用于压差修正的系数,是依赖于风速的高阶多项式,可有效降低风速测量的误差.     

汽车后视镜流场的试验与数值研究

为了解后视镜的流场特性,以风洞试验与数值计算为手段,对后视镜的压力场与速度场进行测量和计算,并将测量结果与数值计算结果进行比较,评估两者的异同.数值计算结果与风洞试验结果的平均静压与速度、脉动速度的标准差以及自功率谱密度的一致性表明,所使用的数值计算方法具有可行性,能够较为真实地反映出后视镜的流场特性,数值计算结果与风洞试验结果能够相互验证.试验段近地面的平均静压变化反映出后视镜尾部的流动状态,能量耗散最为强烈的地方出现在远离后视镜约1.0倍后视镜直径的区域,回流区域影响范围可达3.0倍后视镜直径.后视镜尾部带有强烈的脉动速度,剪切层侧的速度脉动比其他区域大,个别测点脉动速度标准差数值可达来流速度的0.3倍,它们的主要能量集中在中低频区域.     

基于汽车行驶内外压差的门密封失效分析

汽车内外空气压差随车速提高大幅增长,随之影响车辆密封,导致车门密封失效风险上升。车门密封失效后会产生强气吸噪声,破坏车内声品质。通过风洞实验和仿真计算获得不同车速及偏航角条件下的车门密封条内外压差分布,作为输入条件,分别对车门和门密封条进行有限元建模,综合考虑压差作用下车门变形和密封条变形,以密封条与车门钣金接触宽度为标的分析其失效情况。结果表明,车门变形及位移引起的密封条预压缩量减小是密封失效的主要原因。     

针对高速列车头车外形设计的风洞侧风试验模型选取方法

为了给高速列车风洞侧风试验的模型选取提供更多的参考依据,采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法对不同模型以200km/h速度运行时,在不同侧向风速下的气动力和流场结构进行分析.结果表明:相同侧向风速下,不同的高速列车缩比模型对头车的气动力系数影响不大,可以采用更短编组长度的高速列车模型即1.2车模型(头车+0.2节尾车)代替3车联挂模型对头车的气动特性进行风洞试验研究;考虑到尾车结构对头车末端区域的流场结构和压力分布的影响,高速列车风洞侧风试验中,不建议采用更短编组方式的模型.     

汽车前侧窗表面压力激励及其源分析

汽车前侧窗表面的压力激励是前侧窗区域非定常流动和气动噪声的重要体现指标.这一区域复杂的非定常流动产生更大尺度范围的涡结构,从而导致前侧窗表面复杂的非定常压力激励.本文通过基于声学扰动量方程组(APE)的混合计算气动声学(CAA)方法分别获得汽车前侧窗表面的湍流压力激励和声学压力激励.引入动力学模态分解(DMD)对前侧窗表面的压力激励进行分析,指出湍流压力激励基于频率的区域分布特征和声学压力激励辐射声场特征.讨论了湍流压力激励、声学压力激励以及不同的激励源对车内噪声的相对贡献量. DMD识别的前侧窗表面主要的湍流压力激励是由后视镜尾迹的脱落涡产生的,其特征频率为59 Hz,与试验测量结果一致,验证了湍流压力激励计算结果的有效性.通过对比前侧窗区域空间截面上相同频率的湍流压力和声学压力的DMD模态,识别出前侧窗区域主要的声源位置,一个位于后视镜基座处,由这一区域的后视镜基座涡的涡对流产生.另一个位于后视镜镜体的下缘,由这一区域的分离涡产生.后者由风洞试验中的传声器阵列识别出来,验证了声学场计算结果的有效性.