基于DOE的整车气动优化减阻研究

以国内某款运动型多用途汽车（SUV）作为研究对象,应用DOE的方法,通过软件STAR-CCM+,采用Realizable k-ε湍流模型,对整车底部进行了减阻方案研究。采用试验优化设计的方法,运用极差分析法对仿真数据进行了分析,找到最佳减阻方案。研究表明,最佳减阻方案的整车阻力系数相对于原始模型有大幅降低,降幅达6.09%,前轮挡风板对整车阻力系数的影响最大,后轮挡风板对整车阻力系数的影响最小。通过对整车外流场的分析,阐明了减阻机理。     

基于穿浪双体船的气动增升减阻技术

本文介绍了作者在对穿浪型双体船型线参数的船模试验研究的基础上,通过借鉴航空领域成功应用的气动增升原理,在快速船艇上设计和增设效率较高的气动增升系统,以较低的阻力提供较高的附加升力,在抬升艇体的同时,较大幅度地减小排水体积及艇底湿面积,实现气动升力与水动升力结合。针对不同的高速船型,采用不同的有效气动增升系统,大幅度降低舰船阻力并提高舰艇快速运行的能力,同时能节约成本,具有较好的市场应用前景。     

基于凹坑型非光滑结构的车身气动减阻优化方法研究

采用了梯度优化法和全局优化法对凹坑型非光滑单元进行优化设计,寻求非光滑单元对汽车的最佳气动减阻效果。将凹坑型非光滑结构布置在某款集装箱货车模型的不同位置,比较减阻效果差异,确定了模型的有效减阻位置。以凹坑单元体开口直径、深度、纵向间距、横向间距为设计变量,分别采用梯度优化法和全局优化法优化凹坑型非光滑结构,比较了两种方法的差异。结果表明:梯度优化法可以快速得到适用于工程实际的优化方案;全局优化法考虑到了变量的耦合因素,优化结果更加全面、准确;经过优化,凹坑型非光滑结构可有效减小气动阻力达10.44%。     

基于气液转换器的气动汽车动力系统能效优化

随着能源和环境问题日益严重,基于气液转换器的气动汽车逐渐被关注。然而,以压缩空气为动力来源的气液转换器在工作时能量效率低下,直接影响了气动汽车的发展。设计了一种驱动气动汽车的气液转换器系统,建立数学模型,对气液转换器的工作过程进行仿真,分析了关键结构参数对该系统能效的影响。并搭建基于此气液转换器的汽车动力系统实验平台进行验证,得到优化系统能效的方法,结果表明：当输入压力在0.5~0.55 MPa之间变动时,或者活塞的有效面积比为4~6之间,系统的效率将会超过30%。活塞行程对效率的影响小,随着活塞行程的变化,效率保持在30%几乎不变;活塞行程对输出功率影响大,活塞行程增加时,输出功率下降;输入压力和活塞有效面积比增加时,输出功率也会增加。结果表明：为气液转换器的结构设计和性能优化提供了依据。     

造型设计阶段汽车气动特性优化

考虑到在汽车工程设计阶段优化气动性能的复杂性,本文选择在造型设计阶段对其进行气动性能优化。首先以整车模型中面云图验证二维纵向对称面模型CFD仿真分析的有效性,建立车身纵向对称面参数化模型。然后选取对仿真结果影响显著的结构参数作为设计变量,通过CFD计算得出单个变量以及耦合变量对轿车气动特性的影响规律,利用基于薄板样条插值函数的高维模型构建设计变量与目标函数之间的近似模型。最后,基于近似模型进行多目标优化,并依此建立造型设计阶段轿车气动特性优化参考数据库。     

基于SAE模型非光滑表面对气动减阻的影响

以SAE汽车模型为研究对象,采用计算流体力学数值模拟方法研究非光滑表面布置位置对气动性能的影响。通过对SAE汽车模型的不同位置(侧部、底部、顶部、前部、尾部)布置凹坑型非光滑表面,计算SAE汽车模型的空气阻力系数,比较光滑表面与非光滑表面的流线、速度矢量以及压力,分析非光滑表面气动减阻机理和减阻效果差异的原因,根据分析结果得到了合理且能够减阻的汽车非光滑表面布置位置。     

基于自由曲面变形技术的离心压气机叶片优化设计

为提高离心压气机叶片优化设计的效率、灵活性以及精细化程度,提出基于自由曲面变形技术的离心压气机叶片优化设计。利用自由曲面变形技术结合具有局部特性的B样条基函数,构建B样条基自由曲面变形技术方法,并结合多目标DNSGA遗传算法计算流体动力学对离心压气机叶片进行了额定工况、常用工况下的气动性能寻优设计。优化结果表明,优化设计可有效改善流场结构以及气动性能,利用较少的设计变量实现了离心压气机复杂曲面叶片高效灵活的精细化设计。     

基于非光滑表面与涡流干扰的车身气动减阻方法

探讨了将表面非光滑形态结构减阻思想与流场主动控制相结合的车身气动减阻方法。将凹坑型非光滑表面布置在MIRA直背式模型的尾部,并在非光滑形态模型的基础上,在凹坑阵中加装喷射速度可变的涡流发生器来控制模型的尾部气流,改善尾涡结构。通过对光滑、非光滑、非光滑加涡流喷射三种模型的三维流场数值模拟,得到不同尾部形态模型的气流速度、压力以及湍动能等参数,对比不同风速下不同模型气动阻力系数的差异以及不同喷射速度下的减阻效果,分析模型尾部流场参数的变化,阐述了非光滑形态车身气动减阻机理以及涡流喷射扰动效应。研究结果表明：通过对非光滑形态被动减阻与涡流喷射主动减阻的优化组合,能有效地减少不同风速下直背式MIRA模型的气动阻力。     

基于非光滑表面的高速列车转向架区域气动减阻性能

为了减小列车行进中的气动阻力,将仿生学中普遍应用的非光滑表面单元体布置于高速列车中间车的转向架区域端墙处。应用计算流体动力学的方法,对列车流场进行数值模拟,比较非光滑表面单元体(凹坑)对列车的气动减阻效果,与光滑列车的气动阻力相比,中间车减阻率可达1.05%。通过比较光滑模型和非光滑模型的压差阻力、黏性阻力的变化情况,得到了非光滑表面的减阻原理,为进一步研究车体非光滑表面气动减阻效果提供理论依据。     

基于减阻节能的城际列车空气动力学优化

伴随城市轨道交通绿色低碳设计理念的发展,整车气动减阻优化设计成为提升城际列车节能环保的关键方法。采用基于Realizable k-ε的数值计算方法和流体动力学仿真技术,针对某城际列车进行气动阻力分析,并提出了两种气动减阻优化方案,开展气动阻力分布特性对比研究,验证优化方案的减阻节能效果。研究结果表明：列车（车型1）不同构成部分阻力占总阻力的比例关系：车体（80.49%）>转向架（13.97%）>受电弓（5.54%）;不同编组位置阻力系数占比关系：头车（26.06%）>尾车（16.66%）>2车（14.93%）>7车（9.89%）>其他中间车（约8%）;列车在140～200 km/h范围内,3种车型的阻力系数近似为常数;优化前后3种车型整车阻力系数分别为0.898、0.858和0.807,两种优化方案减阻率分别为4.45%和10.13%,能耗降低率分别4.63%和9.86%。     

减阻装置对厢式货车气动特性的影响

针对某厢式货车的简化模型,基于计算流体力学理论和方法分别对原始货车模型、加装尾部减阻装置和顶部减阻装置的货车模型进行了数值模拟,获得了原始模型与改进模型的气动阻力系数、速度矢量分布、压力分布以及湍动能分布等气动特性。结果表明:尾部减阻装置及顶部减阻装置均可改善厢式货车的气动特性,降低气动阻力。其中顶部减阻装置改善了驾驶室和货厢之间的气流分布,尾部减阻装置改善了货车尾部的涡流状态,从而降低了风阻。     

气动汽车研究

由于气动汽车对环境的零污染和制造、运行的低成本，它的研究开发吸引了国际上科技界和工业界的极大关注。美国、法国、荷兰、奥地利及中国等国家，都在进行这一项目的研究，并取得了阶段性的研究成果。     

基于B样条自由变形的个性化基台设计技术研究

CAD技术应用于个性化基台的设计是口腔CAD／CAM系统的重要方向之一,研究了基于三次闭合均匀B样条自由变形的技术方法设计基台。首先利用基于Tailor级数的曲线细化方法生成B样条;然后基于参数化轮廓规则拉伸建模,形成基台的初始模型;最后通过实时地调整特征控制点进行基台的高度、角度以及颈缘线等局部变形。通过后槽牙的锥形基台设计应用实例证实研究算法的有效性、稳定性。     

基于Simufact的汽车车门窗框玻璃导轨焊接变形仿真优化

车门玻璃导轨是车窗升降系统的重要组成部分,对车窗的平稳升降起到导向和限位的重要作用,玻璃导轨精度直接影响车窗升降的质量.玻璃导轨与车门窗框焊接后,焊接变形难以控制,应用simufact软件对窗框进行焊接变形仿真分析,还原实物变形情况,并在仿真中测试多种定位及焊接方案,得出有效改善玻璃导轨变形的优化方案.     

基于数值模拟技术的汽车覆盖件模具变形预测

汽车覆盖件模具冲压过程中凸凹模工作型面的动态配合精度是影响冲压件制造精度以及模具整体制造周期的关键因素之一。通过UG和LS-DYNA软件,进行了某模具在最大冲压力条件下的弹性变形有限元仿真,发现凸模和压边圈型面中间区域Z向位移较大,靠近型面的边缘Z向位移逐渐减小;凹模Z向位移最大值出现在模具外侧,而凹模型面内凹部分位移量较小。通过分析接触压强分布规律发现,凸模和凹模型面中心区域的接触压强较四周区域压强小,压边圈型面部分接触压强较为均匀。研究结果对于提高模具动态配合精度、缩短模具调试制造周期具有实际应用价值。     

基于模态分析技术的汽车加速噪声优化

在某车型开发过程中,发现加速工况下出现明显共鸣音,严重影响人的听觉感受。通过主观评价及客观数据分析,确认该声音是由排气歧管产生共振,向外辐射噪声,传递到车内引起的。通过对歧管子系统进行加强,成功消除了该共鸣音。     

基于DOE技术的薄壁塑件翘曲变形工艺优化

文中在薄壁注射成型中将CAE技术和DOE(design ofexperiment)相结合,以薄壁盖板塑件为例,利用Moldflow对各工艺参数进行注射成型模拟分析。通过分析塑件翘曲变形的原因,得出保压压力对翘曲变形起主导性作用。并在正交试验的指导下优化工艺参数,有效降低塑件的翘曲变形。     

基于变形遗传算法的切削用量优化

针对切削用量优化问题，提出了一种基于变形遗传算法的寻优方法，即在基本遗传算法的基础上增加了精英选择策略、交叉变异概率的动态自适应。将该方法与基本遗传算法进行了比较，并列举了最高生产率、最低成本和最大利润率的计算事例。结果表明，该方法的有效性和良好性能。