底部结构对高速列车流场及气动优化规律的影响

为了得到底部结构对列车流场及气动阻力优化规律的影响,通过计算流体力学和正交试验设计分析的方法,研究真实复杂车体的底部流动和尾迹特征,得到了复杂车体气动阻力优化规律.结果表明,尾车鼻尖静压系数在底部结构影响下降低了0.06,尾车流动分离提前,两反对称尾涡核间横向距离增大,尾涡间夹角增大.头型概念设计时的拓扑简化车体模型可以作为真实复杂车体的气动阻力优化设计模型,但考虑底部结构使得头车参数优化的极差值减小、尾车参数的优化极差值增大.头车阻力优化重点为转向架周边结构,尾车阻力优化对流线型长度参数更加敏感.     

D型体主被动结合流动控制研究

以简化准三维模型D型钝体为研究对象,通过数值仿真手段,利用零质量合成射流器理论进行了D型体主动流动控制和主被动结合的流体控制研究发现,在尾部分离点进行射流控制时,高频射流有助于钝体减阻,减阻效果可以达到1.78%。主被动结合的锯齿和射流加强了尾迹三维流动结构,破坏了准三维模型的展向流动结构,使得减阻效果较好。采用主被动结合控制的射流为低频和高频时减阻效果为20.86%和21.20%。     

类后视镜钝体尾迹分析

后视镜是汽车前侧窗区域重要的气动噪声源,认识后视镜尾迹特征对研究后视镜气动噪声的产生机理有重要意义.搭建类后视镜钝体尾迹风洞试验平台,通过表面油流、热线风速仪和粒子成像测速仪(Particle Image Velocimetry,PIV)测量了类后视镜钝体的时均和瞬时尾迹.通过本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)识别后视镜尾迹中的大尺度相干结构.试验结果表明:受有限长度特征影响,后视镜尾迹与有限长柱体的尾迹特征类似,尾迹中存在交替涡脱落,尾迹涡脱落特征频率小于0.2.受端部下洗气流的影响,尾迹涡脱落特征频率在流向和展向分布不均.POD分析结果验证了交替涡脱落的存在,交替的涡脱落导致了尾迹回流区的流向和展向振荡现象.因此,后视镜尾迹与有限长柱体的尾迹类似,尾迹涡脱落主要受有限长特征的影响.     

基于矩阵风扇的车辆前端换热优化

为提升实车散热器的换热性能,在传统乘用车单风扇系统的基础上设计出5种风扇矩阵型式,利用数值仿真分析不同矩阵型式对散热器换热性能的影响,并提出差速控制策略,进一步优化车辆冷却前端换热。结果表明:不同矩阵风扇型式对散热器换热性能的影响不同,其中矩阵风扇(风扇数N=6)所实现的换热量最大,为最优的布置型式;对于矩阵风扇(N=6),当低温区风扇以较高转速运行时,能够减少怠速工况下车辆前端的热回流,降低发动机舱内部的平均温度,有效改善发动机舱的热环境;同时在怠速工况下当转速比为3时,散热器换热量达到6.61kW,相比匀速工况提高1.71%,而当车辆低速行驶且转速比为1.8时,散热器换热量为10.73kW,相比匀速工况增加1.2%;此外,低温区风扇以较高转速运行还能够抑制发动机舱内部及护板下方的流动分离,并降低车辆低速行驶时发动机舱内部流道的沿程阻力。     

不同湍流模型在列车外流场计算中的比较

通过对简化缩比的列车模型在无侧偏角工况下分别进行模型风洞试验和数值模拟,评估了5种常用湍流模型在列车外流场模拟中的计算精度.数值模拟与风洞试验结果的分析对比表明:Realizable(可实现)k-ε在阻力的计算上精度最高,误差最小为2.5%;SST(剪切应力输运)k-w在升力的计算上更为精确,误差最小为0.5%.Standard(标准)k-w和SST k-w对准二维分离的捕捉与油流显示试验最接近,Realizable k-ε则对三维分离位置的预测更准确.     

用于激波控制反应器的原料气加速特性研究

为观察超声速混合过程,设计制造了专用的实验装置．实验结果表明：混合过程的总压损失随两种超声速流的密度比、静温比增大而增加．若密度比、静温比相同或相近时,速度差对总压损失的影响可忽略．但速度差随密度比、静温比增大而增大时总压损失亦随之增大．     

利用矩阵风扇改善散热器冷热介质温差场协同性

基于传统乘用车的冷却模块共设计了5种矩阵风扇,利用数值模拟技术分析矩阵型式不同以及冷却空气流量不均匀对散热器换热性能和场协同数的影响.结果表明:采用矩阵风扇能够增加散热器的冷热介质温差场协同数,散热器换热量和冷热介质温差场协同数存在显著的正相关性;当通过散热器的冷却空气流量分布不均匀时,散热器换热量明显下降,且随着转速比的增加,换热量的降幅逐渐减小;散热器芯体不同区域冷却空气流量的变化对散热器换热性能的影响权重不同,当低温区对应的冷却空气流量较大时,散热器换热量以及温差场协同数的降幅增加.     

环境风洞阻塞比对冷却模块空气侧流场的影响

为研究不同环境风洞阻塞比对冷却系统试验的影响,通过数值模拟,建立1:1环境风洞模型及整车模型,分析不同阻塞比下冷却模块空气侧流场及前端的速度轮廓.结果表明:随着阻塞比增高,散热器表面风速分布发生变化,而其速度均匀性变化不大,当阻塞比大于0.486时,通过散热器的冷却空气流量有明显下降,降幅达5%;车辆前端的速度轮廓由于阻塞效应的存在发生偏移,且不同区域的偏移量并不一致.因此,对于环境风洞需要根据不同的试验目标进行阻塞比修正.