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.     

侧风条件下电站大型冷却塔建筑群热力特性的数值模拟研究

文中首先建立了自然通风湿式冷却塔建筑群数值模拟模型,并与实验数据进行对比验证.接下来研究了不同方向侧风对冷却塔建筑群的影响,研究发现,冷却塔上风向的建筑往往会产生不利影响,而对于上风向无任何阻碍的冷却塔而言,其效率在风速为5 m/s时最低;此外,对于沿风向排列的多个冷却塔,当风速较低时,下风向的冷却塔冷却能力较高,当风速较高时则相反.最后,根据以上结论,提出了两种参照地区风资源情况对冷却塔群进行优化排布方式,冷却塔群各冷却效率有一定提升,单塔冷却效率提升最高可达3.54%.     

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。     

不同强度侧风对轿车气动特性影响的瞬态数值模拟研究

为研究典型轿车在不同强度侧风影响下的气动特性,通过用户自定义函数实现计算网格的动态更新和侧面入口速度随时间的变化,动态模拟了汽车行驶通过一个侧风速度随时间不断增强的区域,对不同强度侧风下汽车的气动特性进行了瞬态数值模拟研究。研究结果表明,阻力、侧倾力矩和纵倾力矩受侧风影响不大,而升力、侧向力和横摆力矩受侧风的影响显著。随着侧风的增大,升力、侧向力和横摆力矩明显增大,严重影响了汽车的行驶稳定性。     

汽车流场及尾部涡系数值模拟

对红旗ＣＡ７７４轿车进行了数值虱到了整车的流场结构和尾流场的涡系结构。成功地模拟出气流分离和拖拽涡现象,在数值模拟基础上对流场气的横,纵向流动状况,尾部涡系结构,气流分离及拖拽涡的形成与发展机理作了详细分析与讨论。通过与试验结果对比证实了数值模拟结果是正确的。     

汽车流场及尾部涡系数值模拟

对红旗ＣＡ７７４轿车进行了数值模拟,得到了整车的流场结构和尾流场的涡系结构。成功地模拟出了气流分离和拖拽涡现象。在数值模拟基础上对流场气流的横、纵向流动状况,尾部涡系结构,气流分离及拖拽涡的形成与发展机理作了详细分析与讨论。通过与试验结果对比,证实了数值模拟结果是正确的。     

高速汽车侧风响应仿真与影响侧风稳定性的结构参数分析

分别采用二自由度汽车模型和四自由度汽车模型，对匀速直行ＡＵ－ｄｉ１００轿车在方向盘固定条件下的侧风响应进行了仿真，并得到了实车侧风稳定性实验的验证。利用上述模型，以侧风作用２ｓ后汽车的侧向位移为评价指标，分析了ＡＵｄｉ１００轿车结构参数对其侧风稳定性的影响，得出的结论可以推广到其它具有类似结构的轿车上。     

叶栅流场尾迹中非定常涡系的数值模拟

叶栅通道内包含复杂非定常流动特征的涡系结构，二维直叶栅的尾迹涡系中粘性、尺寸效应十分明显，进行数值模拟时计算量较大，因此时分离涡产生与脱落过程的准确、清晰的捕捉要求有更高效率的数值解法。应用隐式格式、全场统一时间步长和Baldwin—Lomax紊流模型求解二维Navier—Stokes方程，时二维直叶栅流场非定常涡系进行了数值模拟分析，在大攻角、不同进口马赫数的2种工况下，通过对比分析不同时刻叶栅流场的熵和压力瞬态图，捕捉到分离涡产生与脱落过程，并合理地反映了紊流流动特征。通过计算结果看出，所采用的非定常粘性流动数值模拟方法有效，计算效率较高，能够较好地捕捉复杂的尾迹非定常涡系，较为清晰地反映叶栅流场涡系的形成、发展和消失过程，为进一步研究孤立转子和多叶排环境下的非定常流动效应提供了初步的基础。     

侧风条件下队列行进轿车燃油经济性研究

为了探究队列行驶车辆的燃油节省情况,以3辆等间距队列行驶车辆为研究对象,对不同侧风环境条件下的跟车过程进行数值模拟,得到队列中各车辆的空气阻力系数。将三维数值模拟得到的散热器边界条件代入轿车散热器-风扇一维散热模型,得到风扇的消耗功率,利用汽车行驶方程式推导得到队列行驶车辆气动减阻而节省的功率及考虑风扇消耗的净燃油节省率公式,探究队列中各车辆的燃油经济性。结果表明：队列行驶主要影响队列中车和尾车散热器的进气速度,进而影响发动机散热风扇功率,散热风扇功率变化和气动阻力功率变化共同影响着队列车辆的燃油经济性;在侧风角度为5°时。队列各车在不同跟车间距下均有较高的燃油节省率,且跟车间距越小各车燃油节省率越高,在跟车间距为0.2倍车长时,队列的平均燃油节省率可达25.6%。     

降雨条件下飞机尾流雷达特性研究

鉴于飞机尾流具有独特的多普勒及空间分布特性和较强的雷达可探测性,对降雨条件下飞机尾流的雷达特性进行了研究．基于雨滴参数和尾流速度场模型,建立尾流中雨滴的运动方程,然后数值求解该方程得到了尾流中雨滴数密度分布特性．在此基础上,基于某典型W波段雷达参数,通过信号处理得到了降雨条件下飞机尾流的雷达回波,并发现了其独特的多普勒特性．这为航空安全和反隐身中尾流探测方法研究提供了重要的理论指导．     

圆周形涡流动速度场的数值模拟研究

以圆周形涡流体为研究对象,通过数值模拟的方法对其内部速度场进行研究,较准确得验证了流体速度场的分布特性．为各种流体运动可视化研究领域提供一个清晰的概貌,为矢量场可视化的研究发展提供参考．     

塔影效应对风力机尾迹影响的数值分析

选用NREL 5 MW风力机,采用FLUENT软件对塔筒式和桁架式两种塔架的风力机整机进行了非定常数值模拟。结果表明:桁架受到的升力和阻力都远小于塔筒,桁架式的结构更有利于自身安全;气流在通过桁架后的速度梯度和湍流强度都大于塔筒式风力机,而不同截面的速度都略小于塔筒式风力机。因此,桁架式风力机的布置间距要考虑略大于塔筒式风力机的布置间距。     

螺旋桨滑流对飞机气动特性影响的数值分析

提出了一种预测螺旋桨滑流对全机气动特性干扰的数值方法。采用随桨叶旋转的螺旋尾涡系与机体表面定常马蹄涡系之间的干扰为数学模型。计算对应螺桨每一方位角时两涡系对网格控制点的诱导速度及压力系数，由此得到螺桨一个旋转周期的全机气动特性的时均值。算例计算表明，本文方法所获全机升力特性、阻力特性与实验值吻合良好。俯仰力矩在小迎角无襟翼偏转时与实验值也较吻合。该方法对单发或多发螺旋桨飞机均适用。     

界面控制下间距对双丝拉拔实验影响的数值模拟研究

从细观非均匀性角度建立了含骨料的混凝土双丝拉拔数值模拟模型,研究了双丝间距变化对双丝拉拔构件的力学性能影响,观察了双丝构件拉拔过程中构件裂纹萌生、扩展直至失稳破坏全过程,获得了不同双丝间距构件的剪应力分布数值光弹图、荷载-位移曲线、声发射计数曲线及沿界面剪应力分布曲线等。研究表明:构件的峰值荷载随双丝间距增加而增加;构件韧性随双丝间距增大而减少;同时间距变化对沿界面剪应力分布影响较大。     

动力作用下加筋土挡墙的数值模拟

通过引入筋-土、面板-土、面板-面板接触单元,建立由土体单元、接触单元、面板单元和加筋材单元组合的加筋土挡墙有限元模型,用ANSYS对足尺加筋土挡墙进行了有限元数值模拟,主要研究地震荷载的频率成分和最大水平加速度对加筋土挡墙地震下性能的影响,得出了一些关于加筋土挡墙动力响应的定性结论。     

绕圆柱非定常尾涡对液滴碰撞聚结影响的数值模拟

为了探究圆柱绕流下游非定常涡脱落对液滴的变形、聚结过程的影响,运用相场方法,建立了在圆柱绕流流场中液滴变形和聚结的二维模型.探究了在两相流圆柱绕流中,不同入口速度分布、流速以及液滴相对位置对液滴的变形及聚结的影响.结果表明:在平均速度相等的情况下,入口速度为抛物线型比定值更有利于液滴的聚结,发生聚结时间可缩短为定值的1...     

进水口前立轴旋涡的数值模拟及消涡措施分析

原设计方案试验发现溢洪道进口产生串通旋涡,为消除有害旋涡,在环形堰口对称布置3个防涡墩,结果表明消涡效果良好,可有效降低堰上水位,增大流量系数。采用RNG k-ε紊流模型对有无防涡墩两种情况进行模拟,再现了漏斗状吸气旋涡,计算结果与测量数据吻合良好,验证了旋涡模拟的可行性。从环量的角度分析了防涡墩的消涡作用,发现旋涡的形成存在一个环量随时间递增的过程,而防涡墩的设置可大幅度减小水流环量。对旋涡稳定时水面环量和涡量的变化规律也进行了分析,随着半径的增大,环量相应增大,涡量则减小。     

电潜泵用两级涡流气液分离器串联数值模拟研究

为了对比单级分离器和两级串联分离器的分气效果,找出两级串联分离器分气效果不理想的原因, 以潜油电泵用涡流气液分离器为原型,构建了两级涡流串联结构,并通过耦合边界条件,采用欧拉模型-PBM 模型建立了两级涡流分离器数值模拟模型。结果表明,两级串联分离器的分气效果明显好于单级分离器,但两级分离器内部压力小于对应位置处的油套环空压力,导致排气孔处出现回流现象,尤其是上部分离器出口处压差大,流速高,流体含气率大,大幅降低了两级分离器的分气效率;当入口含气率达到90.0%时,两级分离器失效。该研究成果对拓宽潜油电泵应用条件具有重要的现实意义,对类似工具模拟具有重要的借鉴作用。