基于CFD船式拖拉机船壳优化与设计

船式拖拉机在作业过程中产生摩擦阻力和兴波阻力,其严重影响工作性能和种苗的播种质量。为了降低船式拖拉机在水田行走过程中的阻力通过旋转流变仪试验测定泥浆参数,基于CFD算法建立VOF流体体积函数的空气和泥浆双相流的船体滑行模型,研究船式拖拉机的前进速度对摩擦阻力和兴波阻力及波高的影响。研究表明,摩擦阻力和兴波阻力及波高随速度增大而增大;当凹弧船壳前进速度为2 m/s时,凹弧船壳相对于平船壳船首和船尾兴波高度分别降低0.047 m和0.025 m;减阻率为5.3%的结论。     

基于CFD的不同船首倾角船体阻力特性仿真研究

基于CFD技术，使用SST k-ε湍流模型和VOF方法，设计了7种不同艏柱倾斜角度（艏倾角）的船首方案，通过仿真实验对比了不同船首倾角单体船在静水直航中的阻力特性。仿真结果表明，中低速内倾式船首船体总阻力小，中高速外倾式船首船体总阻力小，全航速垂直船首总阻力最大。     

拖拉机滑转率试验分析

为研究一种液压机械无级传动拖拉机的牵引性能,设计了一种拖拉机滑转率试验方案。在拖拉机运输作业工况下,测量挂钩牵引力和速度对滑转率的影响;在田间作业工况下,测量不同耕深时,犁耕阻力、阻力矩对滑转率的影响,并测量不同耕深下犁耕的频率和振幅。结果表明:当滑转率小于0.05时,挂钩牵引力和滑转率成正比,滑转率大于0.05时,挂钩牵引力几乎保持不变;同一档位下速度和滑转率呈负相关关系;耕作阻力、耕作阻力矩和滑转率随耕深的增加而增加;振幅随耕深的增加逐渐减小,而振动频率随耕深的增加变化不明显。     

基于ADVISOR的电动拖拉机驱动系统仿真

基于电动拖拉机牵引作业的特点,建立了电动拖拉机行驶平衡方程式及传动系统各部件的数学模型.基于ADVISOR软件建立了电动拖拉机仿真模型及变速箱模糊控制策略,开发了电动拖拉机仿真系统.以某型号电动拖拉机为研究时象,分别以运输循环工况和犁耕循环工况为输入,对电动拖拉机驱动系统进行仿真研究.仿真结果表明:随着作业负荷和行驶速度的变化,电动拖拉机驱动转矩、蓄电池电流和电压也相应地变化;蓄电池电量消耗跟作业负荷和行驶速度有关,随着作业负荷和行驶速度的增大,电池所剩容量(Soc)下降加快;电动拖拉机具有较强的抗过载能力,正常作业时能够承受的最大突加载荷可达到额定载荷的1.6倍;并且还具有良好的自适应负载能力,当作业负荷在一定范围内增加时,降低作业速度,电动拖拉机仍能继续作业.     

中置轴列车行驶稳定性分析

针对中置轴列车行驶过程中出现的失稳现象,建立中置轴列车的数学模型和动力学仿真模型.在70 km/h和50 km/h的行驶速度下对阶跃工况、蛇形工况和双移线工况下的侧向加速度、侧倾角和横摆角速度进行了仿真分析,并进行阶跃工况和双移线工况下的行驶稳定性试验.仿真与试验结果表明,相同速度下牵引车的最大侧倾角大于挂车;挂车的最大侧向加速度和最大横摆角速度均大于牵引车,挂车存在明显的尾部放大效应,行驶速度越快,动力学参数放大效应越明显;中置轴列车行驶过程中后方挂车各动力学参数响应较牵引车时间上存在明显的延迟,列车行驶速度越快,挂车响应延迟时间越短,稳定性越低,侧翻风险越大;相同行驶速度下牵引车和挂车最大侧向加速度、最大侧倾角和最大横摆角速度均出现在双移线工况下,双移线行驶工况下中置轴列车稳定性较低,侧翻风险更高.     

基于尾部减阻装置的厢式货车减阻效果研究

为了减少厢式货车的气动阻力,设计了矩形、椭圆形及三角形等3种尾部导流板。研究了尾部导流板安装倾角和尺寸对货车气动阻力的影响,获得了不同减阻方案的风阻系数、速度场、压力场及湍动能分布等流场特性。采用正交试验方法研究了尾部导流板形状、安装角度和导流板长度等3个影响因素对货车风阻系数的影响。在总结减阻机理的基础上设计了两种新型尾部减阻结构,并对其进行数值模拟。结果表明,尾部导流板可以改善尾部的流场结构,使尾部气流延迟分离,具有较好的减阻效果。新型减阻结构的尾部隔板可以将尾部旋涡破碎,减弱尾部涡流强度,使尾部压力增大,相对货车原始模型,其减阻率达到了9.29%。     

多孔透气材料应用于船模微气泡减阻性能实验分析

分别将挠性氧化铝多孔透气材料安装在船模底部、侧面、球鼻艏附近进行微气泡减阻性能试验,分析应用于船模上的减阻效果。结果表明:船底喷气时,最高达11.6%的减阻效果;喷气位置位于球鼻艏附近时的减阻效果较差,只有当喷气流量为10 L/min时,船模阻力在部分试验点小于未喷气时的阻力;喷气位置位于船侧时,由于流场边界层密度改变较大,因此,减阻效果随着船模速度与喷气流量变化波动较大。当船模速度为1.80 m/s,且船底和船侧空气流量为20 L/min、球鼻艏空气流量为10 L/min时,采用多孔透气材料船底+船侧+球鼻艏组合式喷气方式的微气泡减阻效果可达13.9%,减阻效果明显,验证了多孔透气材料应用于船模微气泡减阻的优良性。     

径向加载工况下的第3代轮毂轴承动力学分析

轮毂轴承运行工况复杂,研究其各种工况下的力学特性对轴承设计尤为重要。为此建立第3代轮毂轴承有限元模型,并通过LS-DYNA进行显式动力学分析。假设汽车在平直路面匀速行驶,分析轴承在低速工况下的应力、速度及加速度,并将速度的有限元仿真结果与解析解进行对比验证,进而分析低、中、高速工况下的轮毂轴承动态特性。研究表明:随转速增大,相同时间内应力峰值及出现次数也逐渐增加;高速工况下钢球的加速度比中、低速时小,轮毂轴承振动较小,运转更加平稳。     

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。     

深海扬矿硬管内高速螺旋流输送压力损失公式推导

针对深海采矿扬矿硬管内高速螺旋流输送过程中阻力损失无法精确计算的问题,利用计算流体力学软件FLUENT,采用欧拉双流体模型,计算得到扬矿硬管内高速螺旋流在不同工况条件下的阻力损失,并就其管道、物料和浆体特性等方面的影响因素进行分析。结果表明,不同工况条件下,阻力损失随提升速度、锰结核颗粒粒径、颗粒密度、浆体黏度、提升浓度的增大而增大,随管道内径和提升角速度的增大而减小。再采用能量理论,并利用MATLAB软件中的多元回归模型,推导出扬矿硬管内高速螺旋流输送的阻力损失无量纲公式,该公式能对深海采矿水力提升式扬矿硬管内高速螺旋流输送阻力损失进行理论预测,并且对实际工程应用具有一定的指导意义。