汽车侧风稳定性动态耦合方法研究

针对静态耦合方法对汽车侧风稳定性预测不足等问题,通过对流体仿真分析软件FLUENT中动网格及UDF技术的研究,结合双向耦合数据通信技术,提出了一种动态耦合数值仿真计算方法,实现了空气动力学与汽车动力学之间的动态耦合,并将该方法与静态耦合数值计算方法进行了对比分析。利用动态耦合数值计算方法分析了不同侧风风速条件对汽车侧风稳定性问题的影响,结果表明:动态耦合下汽车侧风稳定性较静态耦合下汽车侧风稳定性差;随侧风风速的增大,汽车侧风稳定性降低。     

汽车结构参数的侧风灵敏度仿真分析

利用灵敏度分析方法对汽车侧风稳定性的影响进了仿真研究。为了有效地进行参数的修改与优化设计,改善汽车的侧风稳定性,根据多体系统动力学及运动学理论,在ADAMS软件平台上建立了侧风环境下仿真所需要的整车多体动力学模型。运用析因试验设计方法,针对汽车阶跃阵风敏感性试验的响应特性,进行了某些结构参数灵敏度分析。仿真结果表明:整车质量、质心高度以及前、后悬架阻尼对汽车侧风响应敏感度影响较大。     

基于Ansys的汽车空气动力学特性分析

汽车空气动力学特性对汽车经济性、驾驶安全性、侧风稳定性等有着较大的影响。通过反求方法在UG中建立某车型的车身几何造型,基于ANSYS的CFD的有限元仿真环境对该车的空气动力学特性进行了数值模拟仿真研究,得出该车体的速度矢量图、压力分布图等,并根据模拟仿真结果对汽车的气动造型提出一些建议,为优化汽车车型及改善汽车空气动力学特性提供参考。     

暴风雪条件下列车气动特性及倾覆稳定性分析

为研究高速列车在恶劣气候条件(暴风雪)下的气动特征及安全性等问题,将采用欧拉双流体模型进行数值模拟的方法应用到对CRH-2高速列车在暴风雪条件下的研究中。开展了对列车周围空气流场的分析,建立了流场与列车受力之间的关系,提出了有关列车稳定性的临界倾覆速度的计算方法;在强侧风及强侧风和强降雪耦合的两种情况下对列车的倾覆稳定性进行了评价。研究结果表明,两种情况下列车倾覆临界速度的趋势相似,而且在强侧风及强降雪情况下,列车的侧向力系数、侧滚力矩系数比较单纯的侧风天气条件显著增加;降雪工况下列车的临界速度比无降雪时减小20%~50%,即降雪条件下,列车更容易发生倾覆;计算结果可以为在暴风雪条件下列车的安全行驶提供参考。     

不同类型横风下高速列车气动性能研究

为研究不同类型风载荷下列车空气动力学性能,数值模拟了列车在均匀风和指数风两种不同类型横风作用下的气动特性。建立列车空气动力学模型,通过网格独立性检验选取合适的仿真计算网格。研究均匀风和指数风对列车迎风侧来流速度、列车气动力、车体表面压力和列车周围流场特性的影响。相比指数风载荷,均匀风条件下列车迎风侧来流速度较大,列车受到的侧力和倾覆力矩要大18%左右。通过对比列车在平地、复线路堤两种轨道基础形式上运行时空气动力学性能差异,发现列车在复线路堤背风侧运行时气动性能较差。研究结果表明:均匀风和指数风载荷作用下的列车气动性能差异较大;在横风作用下头车受到的侧力与倾覆力矩最大,且安全性最差;列车在路堤背风侧轨道运行时受到的气动载荷大于平地运行时的列车气动载荷。     

基于离散气动系数的轿车瞬态侧风稳定性研究

建立了在侧风作用一般情形下的汽车运动矢量关系,利用ADAMS Car建立了完整的轿车多体动力学模型;在整车外流场初步分析的基础上,利用该矢量关系将离散的气动六分力系数转化为侧风工况下的连续气动载荷,根据车身横摆角进行了数值拟合实时加载;按照ESV规范的要求进行了瞬态侧风稳定性仿真,探讨了气动载荷简化对侧风稳定性的影响规律,定量仿真的结果与外流场定性分析的结果一致,证明了该方法正确可靠。     

高速汽车侧风稳定性的虚拟试验研究

通过对侧风稳定性试验研究,探求一种有效的虚拟试验方法,为汽车设计时提高侧风作用下高速行驶汽车的操纵稳定性提供理论依据。利用ADAMS软件建立了相应的动力学模型,对侧向气动力进行了较好的模拟,首次计及整个过程中风压中心的漂移,得到与试验数据趋于吻合的仿真结果。据仿真结果,提出了改善汽车侧风稳定性的措施。     

基于Simpack的车辆侧风安全性仿真计算方法

考虑车辆在侧风条件下运行时所受到的侧向力、升力、侧滚力矩、点头力矩、摇头力矩五种侧风载荷,并基于多体动力学仿真计算软件Simpack,介绍了考虑侧风作用的车辆动力学仿真计算方法。通过此方法,分析了侧风载荷随着环境风速和车辆运行速度变化而变化的规律,以及某动车组车辆在侧风工况下通过曲线线路时的安全性指标的变化规律。     

基于空气动力学的土工离心机 造型优化设计

土工离心机的空气动力学性能直接影响其在亚声速运行状态下运行的稳定性。以降低离心机高速运行时的空气阻力为优化目标,对造型进行空气动力学优化设计探索。在使用参数化建模方法建立的离心机简化模型的基础上,根据阻塞效应反求方法定义计算流场域。采用计算流体力学方法对土工离心机以及周围流场进行空气动力学分析,分析结果为优化提供了理论支持,对离心机的空气动力学性能敏感位置进行了造型优化,对设计变量与性能变化进行相关性分析。结果表明空气阻力伴随关键位置造型的变化呈现单调性变化,优化后的土工离心机空气动力学性能提升效果显著。     

双电机分布式驱动汽车高速稳定性机电耦合控制

为了利用所设计的双电机防滑差速驱动系统来提高分布式驱动汽车的动力学性能,在前期同轴耦合驱动控制理论研究的基础上,开展该车的高速稳定性机电耦合控制研究。建立并验证包含所设计驱动系统在内的分布式驱动汽车的人-车系统14自由度空间动力学模型;以横摆角速度和质心侧偏角为状态变量,基于模糊规则设计动力学稳定性控制器;制定整车失稳的判定条件,辨识控制系统参数;利用施加机电耦合控制所产生的附加直接横摆力矩,实现极限工况下的整车高速稳定性控制。结果表明,采用机电耦合控制,除了可以实现两侧分布式驱动系统的动力耦合,起到增强车辆高速稳定性的作用,还能够协调两侧驱动系统的转矩输出,抑制驱动力矩波动,降低电机和控制器的工作强度。     

基于汽车悬架的多目标优化方法的研究

为了解决汽车悬架的平顺性和操稳性相互耦合的问题,根据万向集团提供的W1车型的相关数据,利用多体动力学仿真软件Adams/car对海马W1车型进行了整车建模,并对该车型进行了平顺性和操稳性仿真.根据国标的评价指标对海马W1车型进行了评价,从而得到汽车平顺性和操稳性的初始性能水平.利用多学科优化软件iSight-FD和多体...     

Optimization on the Crosswind Stability of Trains Using Neural Network Surrogate Model

Under the influence of crosswinds,the running safety of trains will decrease sharply,so it is necessary to optimize the suspension parameters of trains.This paper studies the dynamic performance of high-speed trains under cross-wind conditions,and optimizes the running safety of train.A computational fluid dynamics simulation was used to determine the aerodynamic loads and moments experienced by a train.A series of dynamic models of a train,with different dynamic parameters were constructed,and analyzed,with safety metrics for these being determined.Finally,a surrogate model was built and an optimization algorithm was used upon this surrogate model,to find the mini-mum possible values for:derailment coefficient,vertical wheel-rail contact force,wheel load reduction ratio,wheel lateral force and overturning coefficient.There were 9 design variables,all associated with the dynamic parameters of the bogie.When the train was running with the speed of 350 km/h,under a crosswind speed of 15 m/s,the bench-mark dynamic model performed poorly.The derailment coefficient was 1.31.The vertical wheel-rail contact force was 133.30 kN.The wheel load reduction rate was 0.643.The wheel lateral force was 85.67 kN,and the overturning coef-ficient was 0.425.After optimization,under the same running conditions,the metrics of the train were 0.268,100.44 kN,0.474,34.36 kN,and 0.421,respectively.This paper show that by combining train aerodynamics,vehicle system dynamics and many-objective optimization theory,a train's stability can be more comprehensively analyzed,with more safety metrics being considered.     

基于MpCCI方法的密封环双向流固耦合模拟与试验研究

为预测重载越野车辆传动系统中密封系统的流固耦合特征,综合考虑密封环在微小约束空间内的受力状态以及密封间隙流场中的流动特点,建立了密封环双向流固耦合数值模型并提出了求解策略。采用多物理场代码耦合工具MpCCI联合FLUENT与Abaqus软件对旋转密封系统进行双向流固耦合数值计算,获得了旋转密封间隙流场中油液的流动状态。分析了密封环变形对密封系统泄漏量和密封环摩擦转矩的作用特征,通过双向流固耦合的动态模拟考察了传动系统工况对密封环性能的影响。利用车辆传动系统密封环综合性能试验台进行了密封性能的试验测试,对比发现计算值和试验值的变化规律具有一致性,验证了密封流固耦合数值模型及其计算结果的正确性。     

基于多刚体动力学的主动转向系统建模与仿真

首先对前轮主动转向系统结构形式进行分析和简化,确定了双行星齿轮机构的拓扑关系;其次,基于多体动力学仿真软件ADAMS完成了主动转向系统建模和运动学仿真,并建立带主动转向子系统的整车模型;接着,讨论了转向系变传动比控制原理,研究了传动比随车速和转角变化的关系;最后,对传统转向汽车和实施主动转向汽车的操纵稳定性进行了对比分析。结果表明,主动转向系统可提高汽车的操纵稳定性。所建立的主动转向系统多刚体模型为深入研究主动转向控制提供了依据。     

基于CAE技术的车体动力学仿真分析

基于CAE技术对受冲击载荷作用的车体进行了动力学仿真分析,在三维CAD软件中,创建了车辆零部件的几何模型,对车体中面模型进行网格划分,创建车体有限元模型,对其进行模态叠加法瞬态动力学分析;在多体动力学仿真分析软件中,建立柔性车体,并添加其他零部件,建立车辆的刚柔混合虚拟样机模型进行多体动力学仿真分析。利用两种方法,对火炮发射工况下的车体刚强度分析得到的结果基本相似。     

基于Archard模型的车轮磨耗对车辆动力学性能的影响

为了研究车轮磨耗对高速列车动力学性能的影响,建立了车辆动力学和车轮磨耗耦合模型。考虑车辆通过一条由直线和曲线组成的典型线路工况,采用Non-elliptic模型计算轮轨接触斑上的车轮磨耗量,以累积车轮型面磨耗量及更新型面外形。采用Archard磨耗模型研究车轮面磨耗的分布与发展,以车轮踏面磨耗深度达到0.1mm为型面更新的条件进入下一个磨耗循环的计算。最后加载磨耗后的车轮型面,研究磨耗对车辆系统通过曲线线路时的动力学性能的影响。     

Numerical investigations of the crosswind stability of the Korean light tactical vehicle during airlift

The Korean light tactical vehicle (KLTV) is a new military vehicle that was developed to meet the demands for airlift by helicopter. Special lifting kits were installed in the front and rear ends of the KLTV, and the performance of the KLTV was verified by an airworthiness test. As most of Korea is mountainous, the airlift capability of military vehicles to conduct rapid operations is becoming more important, especially because a gust of wind in a canyon or on the coast during airlift operations can threaten the security of the helicopter and vehicle. This paper presents a dynamic analysis method to evaluate the effect of crosswind on the high-speed vehicle during an airlift. First, MSC.ADAMS/Car is used to construct a full car model of the KLTV with 107 degrees of freedom. Next, a test rig for airlift and an aerodynamic load template are developed and coupled with the dynamic model of the KLTV. Thereafter, dynamic analyses of helicopter flight speeds, crosswind speeds, and crosswind angle are performed. Finally, sling forces under crosswind and MIL-STD-209K condition are compared to review the structural safety of the airlift device for KLTV. The proposed numerical method will offer helpful data on the crosswind stability of a military vehicle equipped with airlift provision.