侧风对轿车气动特性影响的数值模拟研究

选用某国产轿车1∶1模型,利用混合网格方案对不同强度侧风作用下的轿车外流场进行数值模拟,得到不同侧风强度下的流场速度压力分布及气动力系数变化情况.分析不同强度的侧风作用下的流场速度和压力分布,着重分析了尾部流场的变化,定性地解释了侧风对轿车气动力特性的影响,初步研究了尾流随侧风作用的变化机理.模拟结果表明,该车型在不同强度侧风作用下,侧向力系数和升力系数均随着侧风作用的增强而增大.研究结论为深入分析侧风作用下轿车外流场特性提供了有利的参考.     

弯道行驶车辆瞬态气动特性的数值模拟

应用计算流体力学方法,采用重叠网格的策略,对直道行驶的简化模型进行瞬态数值模拟研究,然后进行风洞试验验证。在此基础上,对弯道行驶状态下简化模型周围流场的瞬态气动特性进行了数值模拟,得到了弯道行驶状态下模型周围的流场分布和气动阻力系数等气动特性,并与直道行驶状态下的结果进行对比分析。结果表明:弯道行驶车辆受到了瞬态侧向力及横摆力矩的作用,并且随着转弯半径的减小,侧向力和横摆力矩急剧增大,行使速度的变化也会带来侧向力和横摆力矩的改变,从而影响车辆的行驶稳定性。本文为进一步研究弯道行驶车辆的瞬态气动特性提供了理论参考。     

侧风条件下加速超车过程车辆气动特性

为了研究侧风条件下加速超车过程对车辆气动特性的影响,利用动网格技术和滑移交界面技术,实现两辆厢式货车超车过程的三维瞬态数值模拟.研究结果表明:主超车和被超车的侧向力系数和横摆力矩系数均随着侧风速度的增大而增大,侧风速度越大,两车的操纵稳定性越差.与匀速超车过程相比,加速超车过程使主超车的侧向力系数增大,被超车的侧向力系数减小;加速超车过程对主超车侧向力系数的影响幅度大于被超车.通过分析匀速超车过程和加速超车过程z=1.4 m截面上的压力云图和流线图,得到2种工况下侧向力系数变化的主要原因.     

侧风条件下加速超车过程车辆气动特性

利用动网格技术和滑移交界面技术,研究侧风条件下加速超车过程对车辆气动特性的影响,开展两辆厢式货车超车过程的三维瞬态数值模拟. 研究结果表明：主超车和被超车的侧向力系数和横摆力矩系数均随着侧风速度的增大而增大,侧风速度越大,两车的操纵稳定性越差. 与匀速超车过程相比,加速超车过程使主超车的侧向力系数增大,被超车的侧向力系数减小;加速超车过程对主超车侧向力系数的影响幅度大于被超车. 通过分析匀速超车过程和加速超车过程z=1.4 m截面上的压力云图和流线图,得到2种工况下侧向力系数变化的主要原因.     

侧风条件下加速超车过程车辆气动特性

为了研究侧风条件下加速超车过程对车辆气动特性的影响,利用动网格技术和滑移交界面技术,实现两辆厢式货车超车过程的三维瞬态数值模拟.研究结果表明:主超车和被超车的侧向力系数和横摆力矩系数均随着侧风速度的增大而增大,侧风速度越大,两车的操纵稳定性越差.与匀速超车过程相比,加速超车过程使主超车的侧向力系数增大,被超车的侧向力系数减小;加速超车过程对主超车侧向力系数的影响幅度大于被超车.通过分析匀速超车过程和加速超车过程z=1.4 m截面上的压力云图和流线图,得到2种工况下侧向力系数变化的主要原因.     

侧风影响下桥上行驶的重型货车气动特性模拟

采用数值模拟的方法研究了重型商用货车在无侧风和侧风分别为10、20、30m/s的4种工况下在公路高架桥上行驶的气动特性。研究了不同强度侧风及桥梁护栏影响下,卡车周围流场的变化,以及卡车的气动特性。研究发现:存在侧风时,由于桥梁护栏的存在,卡车和护栏之间会产生较强的涡流,卡车周围的流场随侧风强度不同也会产生明显的变化。卡车的气动特性也与在平地上遭遇侧风稍有差异,其阻力会随侧风强度产生线性变化。     

汽车动力学稳定性的研究

首先用相平面法判断车辆的稳定状态,对横摆和侧偏随转向输入角和车速变化的收敛性进行了分析,证明了随车速和转向角输入的增大稳定域减小最后消失.其次用奇点分岔法对车辆稳定性进行了分析,把无耦合的侧向力和垂向力矩分别作为外部输入,分析其对侧偏和横摆收敛的影响.结果表明,垂向力矩输入对侧偏角和横摆角速度的结点都有影响,侧向力输入对侧偏角结点影响相对较大.因而,可以根据不同的横摆角速度和侧偏角,选择不同的侧向力和横摆力矩的组合以改善车辆稳定性.     

风雨环境下汽车空气动力学性能分析

为了研究风雨环境对汽车空气动力学性能的影响，本文基于Euler-Lagrange方法建立风雨环境下汽车空气动力学模型，采用M-P(Marshall-Palmer)雨滴谱对雨滴降落进行数值模拟。基于风-雨双向耦合算法进行风场和雨滴迭代模拟，开展不同侧偏角，不同降雨强度条件下汽车空气动力学特性研究。计算结果表明，当侧偏角相同时，车身迎风侧所受正压、车身表面的雨滴浓度及单位时间内降落至车身的雨滴质量均随着降雨强度的增大而增大，且雨滴降落位置主要位于前车窗附近，汽车的气动阻力系数随降雨强度的增大而增大；当降雨强度相同时，汽车的气动阻力系数随侧偏角的增大先增大后减小，而侧偏角的增大或降雨强度的增大，均会导致汽车的气动性能恶化。该研究为车辆安全行驶提供了理论依据。     

侧风作用下货车和小汽车行驶稳定性对比分析

为对比侧风作用下货车和小汽车的行驶稳定性,基于8自由度驾驶模拟器,构建了侧风作用下山区高速公路桥隧连接段驾驶模拟平台。招募30名驾驶员进行6种侧风工况下的驾驶模拟实验,采集侧风作用下的侧向位移、横摆角速度、侧向加速度等车辆动态响应和驾驶员反应数据,探讨厢式货车和小汽车的侧滑稳定性、横摆稳定性以及侧翻稳定性。并基于静态稳定系数提出了侧倾比的概念,用于比较不同车型的抗侧翻能力。研究结果表明:在桥隧连接段行驶时,侧风作用下小汽车更易产生侧滑,但厢式货车在持续侧风作用下的侧向偏移更严重;驾驶小汽车相对于驾驶厢式货车能较快地对侧风环境做出响应,侧风感知时间较短;侧风作用下厢式货车更易出现侧翻失稳现象,且在驶出侧风作用区域后仍存在一定侧翻风险。     

基于模型预测控制的汽车侧风稳定性研究

针对汽车高速行驶时在侧风环境下的气动稳定性问题,建立汽车多体动力学与汽车空气动力学的动态耦合模型,研究基于模型预测控制的主动转向控制对汽车侧风稳定性的影响,对比分析某轿车在有、无主动转向控制的动力学与流场响应.研究结果表明:高速行驶车辆在侧风作用下,有、无基于模型预测控制的主动转向的最大侧向位移分别为0.23 m与1....     

侧向风干扰下的汽车主动前轮转向最优控制

侧向风对汽车行驶操纵稳定性有重要影响.通过分析侧向风干扰下车辆稳定性,提出基于主动前轮转向(active front wheel steering,AFS)的控制策略.AFS控制器采用线性二次型最优控制算法,以实现横摆角速度和质心侧偏角目标值跟踪.为了评价控制算法,基于MATLAB/Simulink和CarSim协同仿真环境建立整车动力学模型、单点预瞄驾驶员模型、控制器模型、道路和侧向风模型.仿真结果表明,AFS可有效提高车辆在侧向风干扰下的操纵稳定性,且控制算法对车速和路面附着系数具有良好的鲁棒性.     

侧风环境下自然通风湿式冷却塔周向进风变化规律

研究了自然通风湿式冷却塔底部周向进风随着外界侧风变化的规律,整个研究在一个热态模型冷却塔试验台上进行.研究表明：无风时,塔底周向进风是均匀轴对称的,即塔内填料各处的传热传质性能也是轴对称分布的.但侧风环境下,外界侧风破坏了冷却塔底部周向进风的轴对称分布规律,侧风风速大于0.2m/s时各处进风越不均匀.与无风工况相比,当侧风风速为0.5m/s时,迎风面进风口风速为无风时的1.875倍,而背风面进风口风速仅为无风时的30%.因此,外界侧风影响了进入塔内的总体通风量,恶化了塔内的传热传质性能.     

高柔结构的横风向共振分析

本文对高柔结构横风向共振作用的机理和发生的可能性进行了分析与研究,导出横风向共振响应的计算公式,同时结合工程算例加以说明和应用.     

面向侧向风稳定性的高速客车建模与仿真研究

为分析侧向风对高速客车操纵稳定性的影响,以多体动力学为基础,在ADAMs/Car专业模块中建立了某型号高速客车模型.通过考虑车身上7个离散的侧风作用点,进而实现了风压中心漂移的侧风模型.通过对美国ESV规范中规定的侧风敏感性试验标准的改进,分别进行了计及风压中心漂移侧风实验(testl)、风压中心固定下的侧风仿真试验(test2)、无侧风环境下客车高速直线行驶仿真试验(test3),将三者的仿真试验结果进行对比,认为风压中心漂移的仿真数据更为合理,为改善该车型的侧风稳定性提供了参考依据.     

环境侧风对高位冷却塔空气流场的影响

高位冷却塔是在自然通风逆流湿式冷却塔基础上改进的一种新型冷却塔。介绍了高位冷却塔的结构原理;比较了在无环境侧风以及各种常见风速下,高位冷却塔塔内外空气流场的变化。结果表明,环境侧风对高位冷却塔有不利影响,应该从消除或减少侧风对冷却塔塔内外流场对称性的破坏方面进行优化。     

钢烟囱横风向风振的防止

介绍了某烷基苯装置中钢烟囱横风向振动及防止的措施。通过理论分析、数据计算,防止横风向振动措施的比较,参考以往实践与模拟实验的数据,采用安装螺旋翅片破涡器来化解钢烟囱横风向的振动。     

侧风对冷却塔性能影响的特异性定量分析方法

基于换热平衡方程和空气动力方程的耦合关系,建立无侧风条件下,自然通风湿式冷却塔的热力性能计算模型,并利用MATLAB程序,通过迭代运算方法,对两方程进行联立求解,从而获得与现场测试相同的气象和运行条件下,剔除侧风影响后冷却塔通风量和冷却数的应达值,然后结合现场测试得到的实际通风量和冷却数,提出了可以特异地反映侧风对冷却塔性能影响的新指标。某3500m2冷却塔的计算结果表明,在模型散热量和实测散热量相同的条件下,侧风影响会使得冷却塔的通风量最大减少38.5％,此时体积分数为33.9％的填料没有得到有效利用,侧风还会增加冷却塔的冷却任务,相应的,需要冷却塔具有更好的冷却性能,这对于了解侧风对冷却塔性能的影响以及指导冷却塔的设计与改造有重要意义。