汽车主动空气阻力制动系统仿真研究

针对汽车防抱制动时地面制动力存在极限值无法更有效的缩减制动距离问题,提出了新型汽车主动空气阻力制动(APB)系统,分析其工作原理并进行控制模型基础仿真研究。阐述主动空气阻力制动系统理论可行性,依据压缩空气喷气助力原理的反作用应用于汽车制动系统,利用MATLAB/Simulink建立新型汽车制动系统动力学模型和APB仿真模型。设计了仿真试验,对比实施APB控制的车速与轮速曲线,试验结果表明APB控制达到缩减制动距离和制动时间的目的。     

两种空气阻力模型的抛射体飞行轨迹研究

空气阻力对抛射体的运动产生显著影响,在低速抛射情况下,通常有空气阻力与速度一次方成正比和与速度平方成正比两种模型;在得出两种模型的抛射体轨迹方程精确解基础上,应用Scilab软件在相同抛射速度和角度下,对两种模型的轨迹和射程进行了对比。     

汽车及发动机噪声声品质研究现状与展望

综述了汽车及发动机噪声声品质国外及国内的研究现状。重点介绍了奥地利AVL LIST公司、德国FEV发动机技术公司和日本Honda汽车研究公司的研究方法和成果，在国内方面介绍了同济大学的一些研究成果，最后对声品质的研究做了展望。     

空气阻力下过山车动力学仿真与特性研究

研究了空气阻力对过山车运行过程中动力学特性的影响。以室内过山车为例,采用UG建立车体和轨道的几何模型,并导入ADAMS建立虚拟样机,分别计算了有、无空气阻力下的车体速度和加速度。结果表明:空气阻力对车体速度和加速度产生显著影响,在仿真中应予以考虑。     

虚拟激励法的汽车气动噪声研究

采用分离涡模拟(DES)方法对车外流场进行瞬态计算得到车身表面脉动压力,将虚拟激励法应用于求解汽车内部的气动噪声场,利用声振耦合法得到车内场点的声压级频谱。对不同车速不同位置的噪声特性进行了对比分析和道路实验验证。结果表明:汽车气动噪声为宽频谱,在某一特征频率处达到峰值后呈指数型下降;噪声截止频率和峰值频率随着车速的提高向高频移动;声压级大小与脉动压力强度以及辐射面积有关;将虚拟激励法应用于气动噪声求解是可行的。     

路面随机激励下的汽车振动仿真

以４自由度汽车振动系统为例,建立了以白噪声为输入的路面随机激励作用数学模型,应用ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ编制了仿真软件,并对一国产汽车进行了仿真。     

高速地铁列车空气阻力数值模拟研究

针对高速地铁列车空气阻力直接影响列车运行速度、能耗及安全,采用三维数值模拟方法对6编组全尺寸列车运行在设置有通风竖井的区间隧道的列车空气阻力进行研究,对隧道内空气阻力随时间变化、列车各节车厢阻力的分布特性、每节车厢转向架在整车阻力所占的比重情况进行分析.研究结果表明:列车逐渐向竖井靠近的时间段内,阻力系数一直在下降,最...     

外部与内部激励对正时齿轮传动系统动力学的影响

为了分析外部与内部激励对正时齿轮传动系统动力学的影响,采用AVL_EXCITE Timing Drive动力学软件建立正时齿轮传动系统的动力学模型,分析外部激励如负载扭矩、曲轴转速波动与内部激励如齿侧间隙等对动力学的影响;比较不同载荷、是否加载曲轴转速波动和不同齿侧间隙下的齿轮角速度和啮合力曲线。结果表明:角速度与啮合力曲线峰值位置与负载峰值位置相近,其峰值受负载峰值影响较大;在凸轮轴齿轮需要扭矩输出的情况下,齿轮在驱动侧产生的啮合力显著高于背隙侧产生的啮合力;曲轴转速波动的存在,使得动力学结果发生了较大的变化,为了更为准确地进行动力学分析,曲轴转速波动是必须考虑的因素;增大齿轮齿侧间隙,角速度与啮合力峰值也相应地变大,角速度波动加剧,啮合过程中的振动与冲击更加明显;齿侧间隙设计太小又会造成加工难度及成本的增加,因此需要合理地选择齿侧间隙。     

边界条件和激励位置对高速列车车窗声振特性影响研究

为研究高速列车车窗的振动声辐射和隔声,基于Hamilton原理和声学Rayleigh积分建立了车窗的有限元-边界元耦合模型.利用矩形薄板在自由、简支和固支等经典边界条件下的模态分析结果、无限大板的隔声验证了模型的正确性.基于验证后的模型,对比了车窗在经典边界条件下的声辐射和隔声,分析了点激励位置对车窗声辐射的影响,研究...     

单列高速列车通过隧道空气阻力数值模拟研究

应用一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法,研究中国标准动车组CR400AF单列车通过隧道时的空气阻力。详细分析高速列车通过隧道时空气阻力与列车周围空气压力、空气流速及压缩波和膨胀波传播叠加三者间的关系,揭示高速列车通过隧道时空气阻力的变化特征。研究隧道长度、阻塞比、车速及列车长度对高速列车通过隧道(尤其长大隧道)时空气阻力的影响规律。结果表明,研究高速列车隧道压力波时,只需要考虑列车驶入驶出隧道诱发的压缩波和膨胀波的反射和叠加;而在研究列车空气阻力和列车周围空气流速时还必须同时考虑压缩波和膨胀波的传播方向。单列车通过隧道的空气阻力均随隧道长度、阻塞比、车速和列车长度增大而增大。特长隧道时,各因素按其影响程度由大到小排列依次为车速、列车长度、阻塞比和隧道长度。其中,平均空气阻力与车速的2次方、与阻塞比的0.60～0.79次方、与隧道长度的0.02次方近似成正比。     

仿生非光滑汽车表面的减阻分析

基于计算流体力学数值模拟方法,将非光滑表面应用于汽车。通过仿真实验研究非光滑车身表面气动减阻的可行性,并采用正交试验方法,通过计算汽车的空气阻力系数来分析非光滑单元体的形状、大小,以及分布位置和排列方式对减阻性能的影响,根据分析结果得到了合理且能够减阻的汽车仿生非光滑表面结构。     

基于多孔介质材料和仿生设计的汽车阻流板减阻机理

为了解决传统阻流板自身气动阻力过大的问题，提出了多孔介质阻流板和仿生阻流板两种新结构方案。利用计算流体动力学方法分析了两种方案在不同横摆角工况下的气动阻力变化规律，揭示了两种新结构的减阻机理;相比传统阻流板，两种新结构的气动阻力峰值分别减小了3.3%和4.7%。在此基础上，提出了仿生阻流板和侧裙的组合结构方案，解决了传统阻流板中大横摆角时整车气动阻力增大的问题；相比传统阻流板，组合结构的气动阻力峰值减小了10.7%。比例模型风洞试验验证了所提方案的正确性。     

模型轿车空气动力特性的研究

对３种典型轿车车身空气绕流的空气动力特性进行了试验研究,通过１／８轿车模型风洞试验,获得了流场的形貌并对其了解释。重点对车身和扰流板在高速侧风时的空气动力特性进行了研究分析,给出了车身与气动力特性之间、气动力特性与汽车性能之间的关系,通过改变车身尾部外形,改进尾流结构进而改善气动力特性,提出了提高操纵稳定性的措施。     

受电弓下沉对其气动和声学行为的影响

为研究受电弓下沉对其气动行为和声学行为的影响,建立了考虑安装平台的高速受电弓计算模型,基于计算流体力学和声学类比理论,对受电弓的气动和声学行为展开数值模拟。受电弓下沉高度分别设为100、200、300、400和500 mm,通过风洞试验验证了数值计算方法的合理性。仿真结果表明：随着受电弓安装平台下沉高度的增大,绝缘子和底架迎风面正压减小,受电弓气动阻力减小;安装平台气动阻力先增大后减小,通过优化腔体过渡倾角可显著减小安装平台所产生的气动阻力;当安装平台下沉高度为300 mm、腔体倾角为30°时,受电弓开口、闭口运行时其气动阻力分别减小2.0%、1.8%,整车阻力分别减小1.4%和1.1%;受电弓气动噪声具有明显的主频特性,主要频率约为330 Hz,能量主要集中在400～2500 Hz范围内;安装平台下沉后,绝缘子和底架周围流体流速减小,绝缘子和底座的表面声功率显著降低;安装平台下沉300 mm时,受电弓远场气动噪声最大声压级减小2.02 dBA,平均声压级减小1.31 dBA;受电弓下沉可改善其气动和声学性能。     

轿车后视镜气动噪声的研究

以桌国产两厢轿车为原型构建模型,使用GAMBIT软件分剐建立侧窗全连接与半连接两种后视镜模型,利用FLUENT模拟二种不同速度下后视镜产生的气动噪声。对比分析得出：速度越大,气动噪声越大;后视镜侧窗全连接方式的影响明显大于半连接方式。结果表明改变后视镜结构,对于降低气动噪声,减少噪声污染有着重要的意义,为后视镜的结构设计提供理论依据。     

圆角方形断面气动特性试验

通过刚性测压模型风洞试验,在均匀流场中测试了圆角率R/D=0.4的方形断面在0°～45°风向角、雷诺数Re=0.8×10~5～3.8×10~5时的气动特性。结果表明:试验雷诺数范围内,所有风向角下模型的阻力系数均值、升力系数均值、升力系数脉动值及斯特罗哈数基本上都受到雷诺数的影响。与其他风向角相比,0°～17.5°风向角时,阻力系数均值和升力系数均值受雷诺数的影响更大; 7.5°～45°风向角时,升力系数脉动值受雷诺数的影响更大; 0°～12.5°风向角时,斯特罗哈数受雷诺数的影响更大。     

斜置方柱气动力特性试验研究

土木工程结构中有很多方形断面的细长结构,常常受到斜向风作用,其风荷载可以简化为斜置方柱的气动力,与垂直风向作用不同,目前尚没有明确的气动力估算方法。针对此问题,采用刚性节段模型测压风洞试验,分析了风偏角对方柱的静态气动力特性的影响规律。结果表明:采用传统风速分解法仅可以有效地估计在分离点之前的风压,并不适用于斜置方柱完整气动力的估算;由于背风面风压的减弱,斜置方柱的平均和脉动气动力系数小于垂直方柱的对应值;斜置方柱的旋涡脱落频率小,强度弱,频带宽。因此,采用垂直方柱的平均气动力作为方柱抗风设计的平均风荷载是偏于安全的,但是由于旋涡脱落频率及带宽的变化,斜置方柱的风致振动与垂直方柱会有明显的差别。     

多孔材料蜗舌对贯流风机的气动声学性能影响

在不改变蜗舌的几何外形与尺寸的情况下,使用4种不同的多孔材料制作蜗舌,得出某贯流风机蜗舌的4种替换方案.通过对其气动和声学性能的实验测试,比较了多孔材料制作的蜗舌对贯流风机的气动性能和噪声特性的影响.     

Aerodynamic Characteristics of Isolated Loaded Tires with Different Tread Patterns:Experiment and Simulation

The current research of tire aerodynamics mainly focus on the isolated and simplified tread tire.Compared with the real complex pattern tire,the tread pattern structure and deformed profile of a loaded tire has a greatly influence on tire aerodynamic drag.However,the mechanisms of the isolated loaded tires with different tread patterns effects on the aerodynamic drag are subjects worthy of discussion.The purpose of this study is to experimentally and compu-tationally investigate the aerodynamic characteristics of three tires 185/65 R14 with different patterns under loaded.A wind tunnel test model was first established using three-dimensional(3D)printing with a ratio of 1∶1,and the pres-sure coefficients Cp of the three tires with different patterns are measured.The paper then conducted computational fluid dynamics(CFD)simulations for analyzing the pressure and flow characteristics.The accuracy of CFD simulation is verified by comparing the simulation results with the test results of pressure coefficients Cp,and they are of good consistency.While,the general analysis of pressure coefficients Cp results of the three tires indicates high-pressure area on the windward surface,and occurrence of low-pressure area on the leeward surface,the pressure coefficients Cp of all three tires decreased firstly and then increased along in the air flow direction.The authors finally analyzed the effect of tread patterns on the flow field around the tire and revealed the differences between flow characteristics and aerodynamic drag.The results show that,angle of tire lateral groove has great effect on the flow field characteristics such that;the more the angle of lateral groove agrees with the air flow direction,the less the flow separation and flow vortices,and a minimum observable aerodynamic drag.The research provides a guidance for the design of low aerodynamic drag tires,and helps to illustrate the impact of tire aerodynamics on the car body in the future.     

基于滑移网格的H型垂直轴动态气动特性分析

垂直轴风力机的气动特性非常复杂,采用工程气动模型会有较大误差,因而本文针对NACA0012翼型,基于滑移网格技术,并选用Spalart-Allmaras方程湍流模型和基于压力的Simple算法对H行垂直轴风轮流场进行瞬态CFD计算,整个计算结果通过了严格的网格数和计算区域验证。同时,本文通过对流场的分析,获得了风力机的动态失速与升阻力系数等气动特性,计算结果对H轴风力机的设计与开发具有一定理论价值。