静止和旋转孤立车轮局部流场的评价

为研究车轮周围流场特征,分别对某孤立车轮静止和旋转工况下周围流场进行数值研究,并给予试验验证.计算采用定常雷诺时均纳维斯托克斯方程.在1∶15的模型风洞中进行试验.数值模拟结果与试验数据吻合.针对数值模拟结果,详细分析静止和旋转孤立车轮周围流场的流动情况、表面压力因数、气动阻力因数和气动升力因数等,得到孤立车轮旋转对车轮附近局部流场的影响以及形成机理.车轮的转动使总体压差减小,降低气动阻力和升力,改善气动性能。     

基于试验设计的某MPV整车外气动特性优化

以某型多用途车（Multi Purpose Vehicles,MPV）为研究对象,对整车外气动特性优化模型进行参数化数值仿真.基于结合试验设计方法和优化算法,与原模型相比,最终优化模型的仿真结果可使目标车型风阻因数降低4.69%.另外,基于试验设计分析后视镜造型对整车外气动特性的影响,后视镜的优化仿真结果可使整车风阻因数降低1.04%.     

基本湍流模型在轿车底部流场的仿真分析

利用CFX10.0针对轿车车身底部流场进行仿真,主要是以稳态的控制体积为研究对象,Navier-Stokes Equations为数学工具,采用标准κ-ε和RNGκ-ε湍流模型对移动壁面边界的气动特性做了详细解释.同时,也较好地对底部流场的物理机理及车身的气动特性进行了深入的分析.结果表明:移动的壁面可以减弱附面层对车身气动特性的影响,该模拟结果与轿车模型在风洞中的试验结果比较一致.对轿车车身局部流场的分析有利于改善高速运动轿车的气动布局和提高轿车的气动特性.     

轿车乘员舱内气流对气动阻力影响的数值模拟

为揭示轿车侧窗开启程度和乘员舱内布置对气动阻力的影响规律,建立1∶1阶背式英国汽车研究协会(Motor Industry Research Association,MIRA)标准模型;基于FLUENT,在30 m/s风速下采用可实现k-ε湍流模型对不同侧窗开度的模型进行三维稳态数值模拟,得到气动阻力因数随侧窗开启程度的增大而增大的变化趋势.在侧窗全开时,改变舱内布置,得到气动阻力因数随假人个数的变化规律;对比不同情况下模型的流场分布发现,当考虑乘员舱内气流时,气动阻力的大小不仅与进气量有关,而且受舱内流场分布的影响.     

两种湍流模型在风洞拐角流场计算中的应用及比较

为降低风洞拐角压力损失,提高其气动性能,使用雷诺应力模型(Reynolds Stress Model,RSM)和k-ε湍流模型对其流场进行数值模拟,分析和比较两种模型在压力损失因数、壁面摩擦损失和二次流损失上的异同,得出:使用两种模型均能发现拐角压力损失因数并不随雷诺数变化而变化;使用RSM得到的压力损失因数与实验值更为接近;相同雷诺数下,使用RSM计算得到的壁面摩擦损失因数比k-ε湍流模型的大,但两种模型得到的壁面摩擦损失因数变化趋势一致;两种模型计算得到的二次流损失随雷诺数变化规律一致,但是在相同雷诺数下,使用k-ε湍流模型计算得到的二次流损失比RSM大.     

超声速旋转火箭弹气动特性仿真和分析

采用CFD方法,基于剪切应力输运（Shear Stress Transport,SST）湍流模型,求解大长细比卷弧翼火箭弹在超声速情况下的气动力和气动热问题．对火箭弹流场进行数值计算,与实验数据进行对比．采用薄壁模型模拟结构耦合传热,计算在一定海拔和旋转情况下火箭弹的气动加热,并与不旋转的情况进行对比．计算结果表明该数值方法能较好地计算气动力因数和气动热分布．在特定的低转速和海拔情况下的火箭弹温度分布比不旋转的稍微大一点,在旋转情况下的火箭弹尾部截面压力分布不对称,尾部流线更加紊乱;弹头和尾翼前缘温度较高,应当在火箭弹设计中予以考虑．     

某轿车侧风作用下的气动特性分析与改进研究

为研究某轿车的侧风稳定性,利用稳态方法,分析不同强度侧风下整车的侧向气动特性,并在某一特定的侧风条件下,通过优化车身两侧表面结构参数,以提高整车侧向气动性能.通过运用网格自适应方法和集成仿真软件star ccm+进行试验设计,并构建近似模型探索以整车侧向气动性能为目标的车身两侧各结构参数的最佳组合.结果表明,轿车在不同强度侧风的影响下,车身周围流场会发生显著改变.通过优化车身两侧表面结构参数,明显地提高了轿车的侧向气动性能.     

基于近似模型的整车气动外形优化

以类车体DrivAer的气动阻力因数为优化目标,选取影响其气动性能的5个形状参数作为设计变量,通过引入网格变形、试验设计(Design of Experiment,DOE)及近似模型等技术搭建自动仿真优化平台,探索气动性能最佳的参数匹配方案.优化后的DrivAer气动阻力因数降低4.5%,表明近似模型方法能够较好地取代实际仿真过程进行寻优.分析DOE的结果,发现影响气动阻力因数和气动升力因数的主要参数分别为行李箱高度与离去角,而多参数变化时的交互效应也会影响整车的气动性能.     

下反前掠地效翼三维数值模拟

为研究下反前掠地效翼的气动性能,利用FLUENT求解定常不可压N-S方程和可实现的k-ε湍流模型,建立在地面效应下地效翼流场的三维数值模型,对不同下反角和前掠角的地效翼进行数值模拟.计算结果揭示出下反角和前掠角对地效翼空气动力特性、流场特性和纵向稳定性的影响规律.对下反前掠地效翼的三维数值模拟可以为地效飞行器的设计和优化提供参考.     

模拟加速方法的设计和验证

为在直升机旋翼气动性能数值模拟时简化建模过程、缩减计算时间,利用用户自定义函数（User Defined Function,UDF）设计混合模型盘激励模型和线激励模型,并对简单旋翼的悬停工况进行模拟.与风洞试验结果的对比表明：所设计的混合模型在简化旋翼模型的同时,能有效地计算旋翼的气动特性,模拟旋翼悬停时的流场,具有正确性和可行性;盘激励模型作为定常计算模型能够较快地计算得到旋翼的气动性能,缺点是不能体现每个桨叶对流场的单独作用;所设计的线激励模型在计算时由于所用的诱导速度为平均值,所以计算结果中旋翼效率比实际值偏高;通过与粒子图像测速（Particle Image Velocimetry,PIV）测量结果对比发现,线激励模型能较好地模拟出桨尖涡的分布.     

电动汽车低速电气制动防抱死功能的研究

研究电动汽车制动防抱死功能优化问题,电动汽车在冰雪路面上进行纯再生制动时,驱动轮极有可能抱死,从而造成车辆操纵稳定性下降。为解决上述问题,根据驱动电机在基速以下的调速特性,提出了调压调速型电气ABS模型。以单轮电动汽车模型为研究对象,设计了以车轮滑移率为控制目标的滑动模式防滑控制器。在Matlab/Simulink环境下建立了电气ABS仿真模型,仿真结果表明所建模型具有良好的稳定性;同时表明制动过程由初期的反接制动、为主体的中期再生制动及后期的反接制动构成;且制动精度明显高于传统ABS。研究结果对电动汽车再生制动系统的设计具有一定的参考价值。     

基于车用电涡流缓速器温度场分析控制系统设计

随着车辆向大型化、高速化发展,车辆正常行驶制动能量增加,传统的摩擦制动器已经难以满足使用要求,很容易诱发一些故障;电涡流缓速器以其非接触无摩擦,响应时间短,无明显时间滞后,工作时噪声很小,能够提供车辆正常行驶85%的制动功率等优点成为新型的车辆辅助制动系统;采用ANSYS软件实现电涡流缓速器转子盘的二维温度场分析,对不同宽度的转筒式电涡流缓速器的温度分布进行数据采集,建立转筒式电涡流缓速器转筒的二维模型,采用虚拟边界法进行简化处理,然后根据系统不同的载荷和约束条件进行温度场控制系统建模;最后做了大量的仿真实验,模拟了依据不同的制动力矩,不同的磁路结构以及转子盘温升来分析对汽车制动性的影响。     

汽车前舱热气流对制动盘散热性能的影响

针对制动盘对流传热计算多基于单个制动盘或基于整车外壳模型下的制动盘,未考虑汽车前舱内高温气流对制动盘散热性能影响的问题,基于含有前舱部件的某SUV整车模型,对其通风制动盘散热性能进行数值计算并分析,得到在不同前舱产热工况以及不同车速下通风制动盘的外流场、外温度场、表面对流传热系数和散热功率.在前舱热源相同时,车速变高会提高制动盘对流传热性能,而在车速固定时前舱热源越大则制动盘的散热性能越差.     

机车车轮对流传热系数计算

对流传热系数的准确计算对研究机车车轮温度场和应力场及其疲劳寿命预测有重要意义.针对HXD2机车车轮踏面制动过程,建立车轮及其绕流流场计算模型,应用CFD方法通过仿真得到机车车轮在不同运行速度下的对流传热系数.结果表明:由于车轮自身旋转,车轮表面不同位置处的对流传热系数不同;车轮上半迎风面的对流传热系数较大,下半迎风面较小,且都大于背风面数值.计算结果为研究机车车轮对流传热、蠕滑和制动等传热过程提供参考.     

运动模型式飞行器气动力参数测试系统研究

为了对飞行器进行气动布局、飞行性能评估,提出了一种运动模型式气动力参数测量方法,并研制了一套运动模型式测试系统,通过运动模型来模拟飞行器在空气中的运动,其构造主要包含载具、测试支架、六分量天平、风速测量模块、数据采集模块、控制模块、便携计算机等部分;该类测试系统在某些特定工况下能准确模拟飞行器的飞行状态,对流场参数和模型所受载荷进行实时测量,预测各运动状态下飞行器的气动特性;通过数值模拟分析和风洞实验对车载试验数据进行了对比验证,结果表明,该测试系统能够准确获得模型的气动力特性数据;该系统具有一定的拓展性和通用性,可使用火箭橇等其他载具开展高速运动模型式气动力参数测量试验。     

基于动力学模型的汽车制动稳定性虚拟展示

现有3D引擎的物理模型不能真实反映车辆制动时的运动状态。为此,提出一种汽车制动稳定性虚拟展示系统。建立汽车动力学模型,包括四轮车辆模型和车轮轮胎模型,利用上层仿真软件对动力学模型进行运算和虚拟场景渲染,给出车轮状态和虚拟仪表的展现方法,并基于3D引擎设计虚拟展现系统。实验结果表明,该系统能同时观测整车及车轮的运行状态,实时再现制动过程中车轮抱死、车身横摆侧滑的行为,其动力学模型能够满足虚拟展现对画面渲染的实时性、连续性要求。     

基于TruckSim的三轴汽车自寻最优ABS控制设计

为提高三轴汽车的制动安全性能,在TruckSim中建立了三轴整车模型,针对以往研究中自寻最优理论不能应用到整车模型的问题,设计了简单可行的控制逻辑,将该理论应用到三轴整车模型。在TruckSim中建立了对开路面、对接路面、低附着路面、高附着路面四种工况,采用TruckSim与Simulink联合仿真,加入传统逻辑门限ABS作为对比,验证控制器的可行性。仿真结果表明,在四种工况下,自寻最优ABS的制动性能都要优于传统ABS,其中,在低附着路面工况下,自寻最优ABS的优越性最突出,制动距离减少24.5m,制动时间减少2.04s。说明自寻最优ABS可以自动搜索轮胎的最佳滑移率,提高三轴汽车的制动安全性能。