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.     

不同边界层对会车流场变化特性的影响

应用动网格技术和用户自定义函数(UDF)对不同边界层影响下的会车过程进行数值模拟,并通过统计不同入口气流速度比例系数时流场分布和气动力数据,分析会车时流场的变化规律．结果表明：在会车过程中,入口气流速度增大,两车气动力变化幅度增大;逆风车辆侧向力的增长幅度受车速变化的影响更明显．随着两车相对位置的变化,流场的变化使车辆受到的气动力不断变化,且会车前后的波动较大,导致车身发生波动,影响车辆行驶的稳定性和安全性．高速会车时车身抖动会更加剧烈,行驶的稳定性大幅降低,且两车间距较小易引发交通事故．在实际会车过程中,驾驶员应注意降低车速和控制两车间距,以确保安全会车．     

非正弦俯仰运动对扑翼自主推进的影响

采用数值仿真耦合求解流体动力方程与扑翼运动方程,建立扑翼-流体耦合的自主推进计算模型,数值模拟了非正弦俯仰运动下扑翼在前进方向及侧向的自主推进,研究在静水中不同运动波形及俯仰频率对自主推进速度、自主推进效率及流场结构的影响.结果表明:非正弦波形调节参数K和俯仰频率对自主推进前进速度、前进距离影响很大,提高K或频率,可增...     

柴油机喷油器内部空化效应的模拟研究

喷油器中空化流特性直接影响燃油的雾化和燃烧.利用CFD-Fire软件,在针阀运动的情况下模拟了喷油器内部从单相流到超空化的过程以及流动特征.数值模拟发现:气泡首先出现在喷孔进口的拐角处,随着流速增加,空化进一步发展,直至贯穿整个喷油器形成超空化,整个流场成为气液两相流.瞬态条件下,针阀运动致使喷孔进口附近压力波动,部分...     

MIRA阶背式模型的瞬态流动结构分析

应用采用格子玻尔兹曼方法的PowerFLOW软件,结合非常大涡模拟方法,对MIRA阶背模型进行非稳态流场求解,研究外流场的结构及流动特性.通过分析时均流场中气流从A柱沿着车顶至C柱、车尾的流动过程,探索了C柱涡、D柱涡、部分分离涡的结构及流动机理.通过分析瞬态流场探索了更加精确的随机流动特性,其中时域流场分析部分,发现车轮、后风窗及车尾区域处流场结构复杂;对频域结果的分析进一步展示了涡的振动频率及其脉动特点,发现车尾上方振动频率达12 Hz,侧窗、发动机舱顶部,车顶及车身侧部的振动频率为23 Hz,并探究了振动频率的形成机理,压力脉动分析发现底盘上方、车身尾部及后轮区域存在较大振动能量,推断得出以上区域流场结构复杂,对阻力贡献大.将仿真结果与实验结果对比分析,二者流场结构相似,涡核的数量和位置都具有较好的一致性,验证了仿真的可靠性.     

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。     

高速列车头车外流场气动噪声的仿真与实验研究

针对高速列车的头车进行全尺寸三维模型和流场流域的创建,并通过k-ε湍流模型计算稳态流场;在稳态流场的基础上,采用宽频带噪声模型计算头车表面的气动噪声源;利用大涡模拟(LES)方法计算瞬态流场,进而获取车身外表面的脉动压力;再基于瞬态流场,采用Lighthill声类比理论研究头车远场气动噪声的计算.最后,比较气动噪声的仿真分析结果与实地试验结果,验证了仿真结果的正确性.     

基于波动法的城市地下管线动态损伤识别

目的解决城市地下管线在运行过程中受到环境腐蚀而发生各种损伤的无损检测定位问题.方法基于弹性应力波在介质中传播理论对城市地下管线进行损伤定位.结合波动理论推导一维杆件在稳态正弦激励和瞬态半正弦激励下的振动解析解,并对弹性应力波在城市地下管线中传播机理进行数值模拟.通过杀死模型周向单元来模拟管线中的损伤,对应力波在带有单裂纹和双裂纹的管线进行数值模拟.结果瞬态半个正弦激励下一维杆件的振动解析解和数值解吻合得较好.由单、双裂纹损伤管线模型输入端入射应力波与反射应力波之间时差计算出的裂缝损伤所在位置与实际预设位置重合.结论波动法可以有效地识别城市地下管线中损伤的位置,为城市管网安全运行提供技术支撑.     

氦气流过不同长度扭转平板的瞬态对流换热研究（英文）

当换热设备表面温度发生快速变化时,换热过程属于瞬态换热,这种瞬态过程有可能会导致换热效果降低、热应力增大等结果,甚至可能最终导致机械故障.采用实验和数值模拟,对指数状减流条件下扭转平板发热体表面的瞬态强制对流换热过程进行研究.扭转平板上加指数状热源Q=Q_0exp(t/τ)(t为时间,τ为周期),铂金平板扭转180°为1个扭矩,3根长度分别为26.8,67.8,106.4 mm的铂金平板分别扭转了1,3,5个扭矩.通过对实验数据的分析发现,平均换热系数将在无量纲周期τ~*(τ~*=τU/L,U为速度,L为有效长度)大于100后趋于准静态,换热系数随着平板长度的增加而减小.对指数状发热率下扭转平板瞬态对流换热过程进行数值计算,其结果和实验结果吻合.数值计算给出了沿长度方向分布的换热系数曲线,分析了换热系数的长度效应.     

波动压力下汽油机缸内流场的瞬态数值模拟

在试验的基础上运用瞬态数值模拟方法,以四气门汽油机进气过程为例,对均值压力边界和瞬态波动压力边界下的进气过程进行了模拟计算及比较,结果表明进气压力波动对缸内的宏观气流运动影响较大,加强了缸内滚流运动强度的波动.而对缸内宏观热物性参量的影响较小,这些参量在压力波动的过程中没有出现大幅波动.     

Numerical Investigation of Dynamic Effects on Unsteady Flow Measurements Using a Two-Dimensional Probe

IntroductionMulti-holepneumaticprobesarecommonlyusedinflowmeasurementsbecauseoftheirsimplicity,lowcostanddurability,especiallysincetheycanmeasurevelocitiesandpressuresatthesametime.Withthedevelopmentofcomplexflowdynamics,aswellasthedevelopmentofadvancedturbomachinery,ithasnecessitatedtheextensionoftheprobemeasurementtechniquetounsteadycompressibleflow.However,twoproblemsoccurwhenusingpneumaticprobestomeasureunsteadyflow.Oneisthefrequencyresponseofaprobesystem,whichislimitedbytheresonanceinthet…     

信息反馈策略对含两车道的双出口路网影响研究

智能交通系统可以实时反馈路况信息以及诱导出行,从而缓解交通拥堵。最早提出的双通道信息反馈策略主要是针对备选路径完全相同的单车道路网模型。针对现有研究的不足,建立了含两车道的双通道双出口路网模型,并通过数值模拟研究了平均速度、车辆数、交通流量以及随机度信息反馈策略对该道路模型中交通流参数的影响。仿真结果表明,平均速度和车辆数反馈策略的引入将降低道路平均流量,相反随机度反馈策略的引入可一定程度的提高道路平均流量,使得路网道路上车辆通行状况更好。故随机度反馈策略用于含两车道的双通道双出口路网较优。     

汽车外流场DES/RANS模拟研究

汽车外流场具有非定常、大分离和涡结构复杂的特点.采用分离涡模拟(DES)方法对某汽车外流场进行了数值模拟分析,将压力分布、摩擦因数分布、尾部速度和湍动能分布等结果与雷诺平均模拟(RANS)方法进行了比较.计算结果表明:在时均结果上,DES和RANS结果差别不大,但DES方法在处理非定常流动和捕捉含能结构方面优势明显,更...     

前车刹车状态对交通流的影响

在交通流BJH模型基础上,考虑前车刹车状态对车流行为的影响,提出改进后的交通流BJH模型．模拟结果表明,在道路车辆密集程度不太大时,前车减速刹车是时断时续的影响车流;当道路车辆密集时,密度超过转捩点密度时,平均车间距小于安全车距,驾驶员对前车刹车的行为将作出刹车反应,这样导致了交通阻塞．计算机数值模拟反映了接近实测的交通通行能力以及交通的崩溃．     

低速湍流中气动噪声预测方法

 为了研究气动噪声的产生机理和传播过程,在考虑介质黏性的影响情况下,采用分解法并结合湍流模型,对低速湍流流动中气动噪声问题在时域上进行数值计算。基于非结构化同位网格和有限体积法,把可压缩N-S方程分解成不可压N-S方程、含黏性项的声扰动方程;为了考虑质点振速和声压耦合,采用SimpleC算法来同步求解不可压N-S方程和声扰动方程。进出口远场边界采用以渐近解为基础的无反射边界条件,并采用与内部区域相对应的有限体积法、时间隐式格式对其进行求解。利用所编制的程序进行层流状态下圆柱绕流气动噪声仿真验证,并与文献结果进行对比,检验本方法的正确性;并结合湍流模型将数值解法推广到湍流状态下气动噪声数值模拟中。结果表明该方法能够很好地反映流场和声场的形态,无反射边界能很好地抑制声波在边界处的反射,适合低速流气动噪声问题模拟,为实际工程中的降噪工作提供预测信息。     

类车体气动性能的大涡模拟

以MIRA车体气动性能的风洞试验数据为基础,对采用大涡模拟方法解算非定常特征显著且具有大分离流动结构的近地钝体外部绕流场所涉及的迭代步数、时间步长、网格方案等影响因素开展研究.采用对比分析方法对3种亚格子湍流模型的计算准确性进行研究.提出适用于三厢车型的大涡模拟数值仿真策略.     

弹性/黏弹性混合管道瞬变流参数校核方法

为探究弹性管道与粘弹性管道串联混合连接的管道系统瞬变流压力波动的影响规律,设计并搭建了弹性/粘弹性串联混合管道系统瞬变流实验台,分别是镀锌钢管、镀锌钢管与聚丙烯（polypropylene,简称PPR）管混合管和镀锌钢管与聚乙烯（polyethylene,简称PE）管混合管。在不同初始流量情况下,分别对三种管道系统进行了瞬变流实验,基于实验数据,对粘弹性管道瞬变流模型结合一维拟稳态摩阻模型的参数进行校核,并提出了混合管道瞬变流参数校核方法。结果表明：使用粘弹性管道替换部分弹性管道会使得瞬变流压力波峰值衰减幅度下降,钢管/PPR混合管道相比钢管/PE混合管道具有更大的下降幅度。改变初始流量不会引起压力波相位发生改变,其对粘弹性效应产生的影响可以忽略不计。此外,应用一维拟稳态摩阻模型可以较准确地模拟混合管道瞬变流的压力波动过程,本文所提出的混合管道瞬变流参数校核方法可简便且准确地校核混合管道瞬变流参数,为工程中混合管道瞬变流的数值计算提供参考依据。     

液体管道瞬变流摩阻的计算方法

在液体管道瞬变流计算中,传统的拟恒定摩阻模型不能准确描述瞬变流的真实物理现象。多年来人们一直在研究瞬变流摩阻的精确表达式和计算方法。总结了液体管道中瞬变流摩阻的计算方法,着重阐述了瞬变流非恒定摩阻问题的主要研究成果,介绍了几类有重要价值的非恒定摩阻模型及相应的应用范围,并给出了各类模型进行数值计算的思路,最后通过算例验证了非恒定摩阻模型比传统的拟恒定摩阻模型能更精确地模拟液体管道瞬变流压力波的衰减和波形畸变。     

液体管道瞬变流摩阻的计算方法

在液体管道瞬变流计算中,传统的拟恒定摩阻模型不能准确描述瞬变流的真实物理现象。多年来人们一直在研究瞬变流摩阻的精确表达式和计算方法。总结了液体管道中瞬变流摩阻的计算方法,着重阐述了瞬变流非恒定摩阻问题的主要研究成果,介绍了几类有重要价值的非恒定摩阻模型及相应的应用范围,并给出了各类模型进行数值计算的思路,最后通过算例验证了非恒定摩阻模型比传统的拟恒定摩阻模型能更精确地模拟液体管道瞬变流压力波的衰减和波形畸变。     

基于交通状况的道路停车时空管理方法研究

为科学制定道路停车管理方法,通过观测典型一幅路12 m路宽设置两侧停车条件下道路机动车和非机动车不同流量下的速度变化情况,探究机动车和非机动车混行时流量与速度的互动规律,根据影响程度提出设置道路停车的非机动车和机动车流量阈值;然后利用软件搭建仿真场景,探究了停车位数量的分组情况和每组停车带之间的距离对道路交通的影响大小。结果表明：当单向每车道非机动车流量大于420 bic/h的时候,机动车速度变化率较大,比自由流状态时降低了15%左右;当非机动车流量小于420 bic/h,机动车流量大于368 veh/h的时候,机动车速度变化较明显,速度降低了30%左右;当停车位数量分组为每6个一组且每组停车带之间的距离为18 m时,道路停车对交通状况的影响最小。因此得到停车位最佳的布置方式及流量阈值,即分别以非机动车流量420 bic/h、机动车流量368 veh/h作为道路停车管理时间层面的约束条件,不满足约束条件的时段不宜允许道路停车,以达到既不影响正常的交通运行又可以解决停车需求的目的。