侧风状况下轿车气动特性的仿真与实验研究

以获得适合计算侧风气动特性的湍流模型为目的,应用计算流体动力学方法对比了标准k模型、RNG k模型、Realizable k模型以及SST模型对不同横摆角状态下轿车气动特性仿真结果的影响。结果表明,当0时,采用Realizable k湍流模型仿真得出的阻力系数与实验结果最为吻合,误差仅为1.53%,侧力系数的仿真结果与理论分析更为吻合;当3～1 5时,采用Realizable k湍流模型仿真得出的阻力系数与实验结果相比误差最大为0.96%,侧力系数的仿真结果与实验结果趋势一致,误差最大也仅为4.9%。总之,Realizable k湍流模型能够很好的模拟侧风状态下车辆的气动特性,仿真结果为进一步分析车辆的侧风稳定性提供了参考数据。     

汽车尾部流场湍流模型数值分析与实验研究

应用CFD方法计算模拟理想形体三维外流场,比较了四种湍流模型数值计算数据,以及风洞实验数据计算Cd值。针对汽车尾部复杂流场,应用粒子图像速度场仪(Particle Image Velocimetry,PIV)对纵对称面的测量数据,与数值计算数据进行比较分析。结果表明,标准k-ε模型有较高的Cd值计算精度,V2F模型则在流场方面较为理想。     

全地形四轮车结构振动特性实验与仿真

全地形四轮车(ATV)车架挂发动机的结构动态特性好坏很大程度上决定其整车振动舒适性,但目前没有一种简单、有效且通用的ATV车架挂发动机有限元建模方法。通过对多款ATV结构动态特性的计算和实验分析,提出了分析ATV车架挂发动机结构动态特性的一种简单且具有通用性的有限元建模方法——把发动机简化为具有质量和转动惯量的0维质量单元,在车架上发动机的悬挂位置创建多点约束单元,然后通过MSC.Nastran中的beam单元将多点约束单元与集中质量单元连接起来,以模拟车架与发动机的连接方式。考虑到试验测量发动机惯性参数时受其内部运动部件及机油量等的影响,分析了发动机转动惯量在实测数据的基础上同时减少和增加5%时,对所提出的有限元建模方法分析车架挂发动机动态特性的影响。结果表明所提出的建模方法仍然可以保证对车架挂发动机结构动特性的分析在工程参考误差范围内。该建模方法对于ATV的设计和开发具有简易性和通用性,可在产品设计和改型阶段就能了解车架挂发动机的结构振动特性,提高了产品的开发能力,节约了大量的时间和成本。     

实时数值仿真几类并行与串行算法的特性分析

针对动力学系统实时数值仿真,分析了实时数值仿真的特点,概述了实时数值仿真算法的一般的构造思想.重点讨论和分析了几类实时数值仿真的并行算法的具体构造思想、方法,收敛阶、数值稳定性、加速比、并行效率、应用的特性.类似地分析了几类实时数值仿真的串行算法的构造特点、快速性、数值稳定性和计算复杂性等.并指出了进一步的研究方向.     

缝隙结构电磁屏蔽特性数值仿真建模方法研究

以存在缝隙的机箱为例,对基于电磁场有限元法的缝隙仿真建模方法进行研究.阐述了缝隙电磁特性的有限元计算原理,并对单元形状引起误差的原因进行了理论分析;通过对网格划分方法研究,分析了缝隙建模中质量较差单元对求解精度的影响规律,获得了网格数量和求解精度、计算时间、计算规模之间的关系;引入转移阻抗概念,提出了基于转移阻抗的缝隙等效建模法.理论分析和仿真结果表明,该方法可在保证精度条件下大幅减少网格数量,有效缓解网格数量和计算时间、计算规模之间的矛盾.对于工程应用具有重要的指导意义.     

水下爆炸作用下基本结构塑性响应的数值仿真

在忽略结构低频响应的情况下,根据一阶逼近DAA方法得到了水下爆炸冲击波作用下结构湿面的总压力载荷表达式,并利用经验公式计算入射波压力,同时考虑局部空泡的影响,由此建立了水下爆炸冲击波作用下结构高频响应时湿面的总压力载荷的计算模型,并将该模型嵌入到了ABAQUS程序的用户自定义分布载荷子程序VDLOAD中,完成了对ABAQUS程序的二次开发,从而实现了在不建立流场模型的情况下基本结构的水下爆炸冲击响应仿真.作为验证,利用该方法仿真了固支平板和自由圆柱壳在水下爆炸冲击波作用下的塑性动态响应,仿真结果与试验结果吻合良好.     

汽车减振器阻尼特性的仿真分析

采用系统仿真方法及MATLAB软件,建立汽车减振器的详细模型,并进行仿真研究。模型能反映减振器的详细物理结构,如考虑油液特性影响、阀片刚度影响、摩擦力影响等。模型经试验校验/阻尼特性计算精度达90%,模型精度能满足实际工程问题的需要。经二次开发形成一套能进行参数化自动建模和仿真分析的软件系统,最终在汽车减振器设计过程中形成一套阻尼特性研究的系统完整的方法。     

强横风对轿车气动性能影响数值分析

强横风对高速行驶轿车的操纵稳定性具有重要影响。建立5-9级强横风和不同车速条件下24个轿车参数模型,为减小阻塞效应选用合理的计算域并采用混合网格离散,采用K-ε双方程和速度压力SIMPLE耦合方法分析轿车气动特性,并与无横风时的气动特性进行比较,结果表明：5-9级强横风对不同行驶速度轿车的气动性能均具有较大影响;气动侧向力和横摆力矩会使轿车发生侧滑或偏离航向角;在9级横风作用下轿车的侧倾力矩随车速发生急骤变化,易造成车辆左右摇摆和侧翻,应及时发布风力预警。

Abstract：

Strong crosswind has important effect on automobile steering stability while its running speed is high. The 24 parameter models were set up under 5-9 grade crosswind and at different running speed. To reduce blocking effect rational computational zones were defined and meshed with hybrid mesh technology. Aerodynamic characteristics were analyzed by using k-ε double equation and SIMPLE method for velocity-pressure couple. Aerodynamic characteristics under strong crosswind were compared with those under no crosswind. Results show that 5-9 grade strong crosswind has great influence on aerodynamic characteristics of a sedan at different speed, and aerodynamic lateral force and yawing moment can make sedan sideslip or change course angle, and roll moment of the sedan under 9 grade crosswind varies with running speed quickly and it will make the sedan swing or rollover, and wind warning should be issued in time.     

HLA架构下数值仿真与视景仿真集成方法的研究

以国产CZ系列运载火箭为研究对象,开发了基于HLA体系架构的全数字飞行仿真系统.通过建立运载火箭控制系统的数值仿真模型,围绕"模型实时驱动"这一核心功能设计了运载火箭全数字飞行仿真系统的框架结构并对其实现方法进行了描述,开发了Matlab-RTI中间件和OGRE- RTI适配器,较好地解决了数值仿真与视景仿真在HLA体系中的集成并保证了系统的实时性.应用集成方法完成的火箭飞行仿真系统已应用于西昌卫星发射中心的测发训练中,取得了较好的应用效果.     

基于CFD理论的双飞翼无人机气动特性数值模拟

为了适应发展智能无人机的趋势,在国家大力发展海军远洋战略投送能力之际,对双飞翼无人机进行研究.采用CATIA软件概念设计双飞翼无人机,并基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)理论,数值模拟双飞翼无人机的气动流场特性,并对双飞翼无人机在航母上起飞的性能进行分析.研究结果表明:...     

一种微小型弹药的气动特性仿真研究

针对微小型弹药布局设计的现有约束问题,提出了一种新的微小型弹药布局优化方案,基于正常式布局的结构,建立弹药的三维气动模型,对微小型弹药进行流体力学仿真,研究了弹翼尺寸对弹体静稳定性的影响。为验证设计方案的可行性,利用不同的飞行条件进行模拟气动计算,得到微小型弹药的升力、阻力及俯仰力矩参数,计算了升阻比与可用过载。仿真结果表明：所提微小型弹药气动布局方案满足设计要求,且具有良好气动特性和飞行稳定性,为后续设计提供一定的参考依据。     

波浪作用下软体浮囊动态响应仿真方法研究

漂浮在海上的软体浮囊结构在波浪作用下的动态响应是典型的多相流流固耦合问题。应用多物质ALE有限元方法,对粘性不可压缩流动Navier-Stokes基本方程进行数值求解并追踪材料在单元网格中的流动界面,在水池的一侧使用数值造波机条件生成正向入射波浪。数值实验表明,建立的三维数值波浪水池产生的波浪具有良好的重复性和稳定性。在此基础上,建立了波浪与浮囊结构相互作用的有限元模型。分析了波浪波高的变化对浮囊结构动态响应的影响,为该海上浮囊结构的设计提供了参考依据。     

机弹分离气动干扰对导弹自控终点散布影响仿真研究

提出了采用流场数值模拟和弹道仿真相结合对导弹自控终点侧向散布进行计算的新方法.运用动网格技术更新由于导弹与载机发生相对运动而导致的计算域的变化,将整个流场的解与六自由度运动方程的解进行耦舍,模拟计算了9个工况下机弹分离时导弹所受气动干扰力、姿态角和位置,分析了发射条件对导弹气动力、姿态角和位置的影响,并将其作为导弹弹道仿真初始参数,仿真计算了导弹的自控终点侧向散布.结果表明该型导弹与载机分离时产生的气动干扰对导弹飞行自控终点侧向散布影响较小,从而验证了该型导弹的发射可靠性.     

红外诱饵弹气动辐射特性数学建模与仿真

红外诱饵弹是当前世界上最常用的红外对抗手段,它的红外辐射特性与其气动特性密切相关.为了描述气动特性对红外诱饵弹成像与非成像红外辐射性能的影响,首先应用流体力学与热传导理论,建立了红外诱饵弹的气动数学模型;其次从统计学的角度上提出了等效分子黑体假设,并运用概率论推导出一种计算热气体红外辐射特性的新方法;最后对红外诱饵弹气动辐射特性进行了仿真.仿真结果验证了所建模型的正确性.     

直升机旋翼气动特性对挂装火箭弹道的影响

用悬停自由尾流模型计算悬停旋翼的流场,用工程算法计算机载火箭的气动特性,将旋翼流场影响下的弹道计算与气动力计算相结合,对武装直升机挂装火箭的气动特性及弹道特性进行了计算分析。结果表明:武装直升机的气动特性对挂装武器的弹道特性有显著影响,影响主要在旋翼尾流区,在该区内旋翼尾流对火箭的法向力系数、侧向力系数和滚转力矩系数的影响尤甚。     

驾驶员模型随机性研究与仿真

通过系统辨识求取驾驶员频率特性,对已知结构的驾驶员模型,采用模型参数辨识的最小二乘法计算驾驶员操纵行为参数。并进行统计分析,研究驾驶员操纵行为参数随机性存在的规律。提出了基于对数正态分布与截尾正态分布的随机变量的建模方法,验证了模型的准确性。推导出了服从对数正态分布与截尾正态分布随机数的产生方法,并对随机驾驶员模型进行仿真。