基于CFD的高速列车空气动力制动风翼板型研究

采用流体仿真分析软件FLUENT研究了6种制动风翼板型的流场结构和气动力特性,对比分析了各种制动风翼板型迎风面风压分布、制动阻力以及对列车运行稳定性影响较大的侧向力和升力.采用三维雷诺平均N-S方程(RANS),结合k-ε湍流模型,用有限体积法将控制方程离散求解,用SIMPLE法耦合压力-速度场进行数值求解.结果表明:在各种板型迎风面投影面积相同的情况下,凸板和车顶随形板型迎风面压力分布要比凹板好,凹板在尖角处出现压力突变和应力集中现象,因而凸板和车顶随形板型受力性能更好;凹板制动阻力大小稍大于平板,平板可提供的制动阻力稍大于凸板和车顶随形板,但整体上各种板型制动阻力变化幅值均较小;车顶随形板型侧向力大小相比其他板型很小,所以对列车运行稳定性影响最小;各种板型在z轴方向产生的升力相差不大,数值大小分布在600~800N之间.最后得出车顶随形板型的综合制动性能相对更好.     

空气动力制动对汽车气动影响初探

在CATIA环境中使用NURBS方法完成汽车外形的数字化表达,并且在FLUENT软件中完成一系列的数值计算,研究了汽车使用空气动力制动前后,气动力随速度的变化规律,以及在并行时的气动特性变化规律,探讨了运用风阻制动技术所带来的一些挑战。研究过程中首次提出了气动主导因子Zd和气动稳定因子Wd的概念与计算方法,并成功应用于研究中。最后对公式进行了进一步的推广,使得公式具有更广泛的应用价值。     

基于CFD空气动力制动风载荷试验台仿真设计

借鉴风洞试验收缩段的收缩比和收缩曲线的设计,基于CFD借助数值仿真手段,对风载荷试验台的关键部件风源和出风口风道分别进行了选型及改进设计。通过对不同方案的制动风翼所受气动阻力、最大最小风压及压力分布图和流场流线均匀度等性能指标进行对比研究,同时将各方案中制动风翼受力数据与设计指标进行比对,最终选择型号为9-19-No.16D的高压离心风机和经过改进设计后的出风口风道组合方案。计算结果表明:该组合方案产生的气动阻力14 751 N和最大风压14 601 Pa相对设计指标气动阻力13 k N和最大风压11 000 Pa,分别增大了13%和32%;同时压力云图分布也与装于列车的制动风翼类似;在流场均匀度方面,流线图较均匀规则,内部涡流区较小,造成的压力损失小,外部涡流区较少。综合评价,该组合方案能够很好地满足空气动力制动风载荷试验台的要求。     

气动盘式制动

在石油矿场装备,以及船舶、煤矿等起重机械中,绞车作为提升系统的核心部件,其性能好坏直接关系到整个设备的技术性能。其中制动系统作为绞车的关键部件,其性能与可靠性在很大程度上决定了绞车的可靠性。目前油田装备常用的绞车制动方式有如下几种：带式、液压盘式、电动机能耗制动、EATON气动水冷摩擦盘式制动等。上述几种制动方式各有优劣。本文介绍了一种新型气动盘式制动,为绞车的设计和应用提供了新的制动方式。     

汽车制动蹄翼板回弹控制与模具结构研究

分析了汽车制动蹄翼板产生回弹的原因,阐述了减少弯曲回弹和焊接变形回弹的对策办法,并通过计算设计出合理的弯曲模结构,经实际应用检验可行,为类似的弯形零件生产提供设计参考。     

空气动力套件对汽车气动性能影响的研究

随着计算机技术不断地高速发展,在越来越多的汽车以及车身附件的开发设计过程中运用了计算流体力学(CFD)方法。以计算流体力学为理论基础,以简化处理后的某型SUV模型作为研究对象,以CATIA、ICEM-CFD以及ANSYS-FLUENT作为研究工具对汽车的气动性能进行研究。通过仿真计算得到了原始模型和三种加装气动套件模型的车身阻力系数和升力系数。综合动力性、经济性、稳定性对计算结果进行对比,分析了加装不同气动套件汽车的气动性能差异以及产生这些差异的主要原因,并根据不同需求选出合适的加装方案。     

气动程序气控系统干扰信号处理研究

针对复杂气动程序气控系统干扰信号消除困难,提出了干扰信号处理方案。通过全功能图判断干扰信号的类型,利用单向滚轮杠杆阀将复现长信号变为短信号,然后再将不同步序线上的复现信号与各步序线上处于发信状态的其他控制信号相与,组合出不同的新信号来消除复现信号干扰;采用双压阀相与消除覆盖信号干扰。通过实验验证,提出的干扰信号消除方法确实可行。     

高速列车空气动力制动装置位置控制优化

空气动力制动是一种清洁的非粘制动,可辅助高速列车实施紧急制动而备受关注,目前该领域研究者主要关注其制动效果而较少涉及制动风翼的位置控制。因此针对研制的空气动力制动装置样机,研究制动过程中制动风翼的位置控制与优化问题。详细论述空气动力制动装置液压驱动单元的数理方程,并进行建模仿真。对比分析常函数、线性函数和二次函数三种控制函数的制动风翼位置控制响应,选择稳态位置误差和活塞杆运动加速度两个指标对系统性能进行评价。仿真结果表明,采用线性函数代替常函数进行控制可使稳态位置误差从12mm降低到2mm;采用二次函数进行控制可使活塞杆运动加速度从25.71m/s~2降低到3.70m/s~2,系统控制性能提升明显。通过空气动力制动装置样机试验。测量活塞杆位置响应。测量结果表明,使用二次函数进行控制时系统稳态位置误差较小且运动轨迹光滑、加速度小,验证了所提基于二次函数位置控制策略对提高系统控制性能的有效性。提出一种有效、易于实现的空气动力制动风翼位置控制优化策略,以改善控制过程中液压缸的位置响应性能。     

气动汽车制动能量回收仿真研究

以气动汽车为研究对象,在对其制动过程分析的基础上,建立数学模型.利用MATLAB软件,对制动能量再生过程中蓄能器的体积、压强以及气动汽车速度随时间的变化进行仿真研究,分析得出影响能量回收效率及制动时间的主要因素。     

串列圆角弧边三角形双塔建筑气动干扰效应

对圆角弧边三角形双塔建筑在串列布置时的气动力进行了风洞试验研究,分析了不同排布方式和相对间距对受扰建筑层阻力系数、层升力系数以及基底弯矩系数功率谱密度的影响。试验结果表明：平均层阻力和升力系数的干扰效应主要表现为遮挡效应,当施扰建筑弧面迎风时相对更强;平均层阻力系数随间距比减小而减小,当双塔均关于来流方向对称时,平均层升力系数接近0,此时间距影响很小;顶部绕流会减弱遮挡作用,使得顶部附近的平均和脉动层风力系数相对增大;施扰建筑弧面迎风时脱落在尾流的漩涡将显著影响受扰建筑,大幅增强小间距比时受扰建筑的脉动风荷载,并使其横风向基底弯矩系数功率谱的峰值频率受控于尾流漩涡脱落频率。     

中等间距并列双钝体箱梁气动干扰效应试验

通过节段模型风洞试验研究了中等间距并列双钝体箱梁的气动干扰效应,分析了气动干扰对上下游箱梁三分力系数和涡振的影响。三分力系数试验风攻角的变化范围为-10~10°,双箱梁模型的净间距与单箱梁模型宽之比D/B的变化范围为0.4~1.0。涡振试验风攻角的变化范围为-4~4°,D/B为0.8。研究结果显示:气动干扰对三分力系数的影响主要表现为对下游箱梁的影响,且体现为减小效应;在水平与负攻角来流条件下,气动干扰对上游箱梁涡振的影响较小,对下游箱梁涡振有显著的放大效应;在正攻角来流条件下,气动干扰效应对下游箱梁涡振的影响较小,对上游箱梁涡振有显著的抑制效应。     

风区运行机车气动阻力研究

采用计算流体力学方法对机车气动阻力系数的影响因素进行了数值模拟。结果表明:在无挡风墙与土堤式挡风墙下,机车气动阻力随侧滑角的增加,先增大后减小;无挡风墙下,侧滑角β=0.43时,阻力达到最大;土堤式下,侧滑角β=0.52时,阻力达到最大;相同挡风墙高度下,土堤式下的气动阻力系数最大;相同运行环境下,当侧滑角小于0.6 rad时,土堤式的减阻效应比其他挡风墙差;当侧滑角在0.51~0.81 rad之间时,随着路堑深度的增加,机车的气动阻力系数越来越小;低路堑下,路堑坡角变化对阻力系数的影响与侧滑角有关。     

基于紧致插值方法对气动制动管路研究

紧致插值方法可用于气动制动管路中气柱状态的分析,考虑管路内的热交换和摩擦因素等影响,利用气体动力学原理建立管路的数学模型。通过一般迎风差分方法对管路进行分析后,再利用紧致差值方法对管路内气柱的状态进行分析,然后结合MATLAB软件进行仿真计算。研究表明：通过紧致插值方法研究气动管路中的重要参数,得出其状态值与理论值基本吻合,从而确保了该方法的可行性,为后续分析气动制动系统中管路部分的研究提供了基础。     

基于差分格式的气动制动系统管路研究

通过采用一阶迎风差分格式、中心差分格式和二阶Lax-Wendroff格式对气动制动系统（PBS）中管路部分进行精度分析。根据气体连续方程、运动方程和能量守恒式,在时间和空间上划分差分网格建立管路动态模型。为了提高研究精度,在建立管路动态模型的过程中涉及了管路的热交换和可压缩性等因素,运用MATLAB软件对气体的双曲型偏微分方程进行数值计算,并且由虚拟管路小孔模型作为管路动态模型数值计算的边界条件。通过分析3种格式下管路中的状态变量与时间的关系,选择精度较高稳定性较强的差分格式,对车辆气动制动系统的管路部分的设计和研究具有指导意义。     

气动摩擦制动器制动角的测试及研究

本文叙述了从实践出发,找出了光电脉冲综合测试方法,实测并研究了具有气动摩擦制动器的开式压力机制动角的大小,与设计值的差别。并通过实测,论述了影响制动角大小的因素,提供了参考性实验资料。文中还提出了压力机制动角与设计(或摩擦)制动角不同的概念。     

气动单轨吊制动系统的优化改造研究

针对气动单轨吊制动系统存在制动距离长、制动力不足、2个制动车无法实现同步制动的问题,基于气动单轨吊的结构组成与具体工作原理,通过优化单轨吊制动系统设计结构,升级改造了制动系统。结果表明,改造后的单轨吊制动系统生产成本更低,制动系统实现了同步制动,制动力更大,制动距离更短,取得了较好的改造效果,达到了预期改造目的,此项改造具有一定的推广应用价值。     

风-车-桥气动干扰作用下的汽车纵横向协调控制

为提高跨海大桥上轿车的风致行车安全能力,采用合成风和动网格耦合方法建立了轿车超越集装箱货车的瞬态分析模型,揭示了“风-车-桥”气动交互作用机理及其对轿车气动特性的影响规律。采用五次多项式插值算法建立了超车轨迹规划模型,基于模糊逻辑的双PID控制方法与径向基神经网络的滑模控制方法设计了纵横向协调控制器,开展了轿车超车过程的路径跟踪能力分析及行驶稳定性评价。研究结果表明：风-车-桥的气动干扰大小与行驶车道及位置有显著关系,纵横向协调控制器的路径跟踪控制精度和鲁棒性较好,轿车侧风稳定性提高效果明显。     

落地扇风叶参数化气动优化设计研究

以某落地扇风叶为研究对象,建立风叶参数化模型,搭建多学科优化设计平台,以风扇风量和扭矩分别为目标开展单目标优化,优化设计变量为翼型安装角、翼型弦长、叶片弯度和叶片积叠线弯度及掠度。采用粒子群优化算法进行寻优,分别得到了不同指标下最优的扇叶配置,并确定了扇叶关键设计参数对扇叶气动性能的设计权重以及影响规律。对风量和扭矩影响最大的都是翼型安装角和弦长,随着翼型安装角和弦长的增大,风量增大,扭矩也增大。     

矿用井下气动单轨吊制动系统设计与应用研究

矿用气动单轨吊属于井下辅助运输中比较重要的设备,为提高其井下运输能力,对气动单轨吊制动系统进行设计,并对其制动系统设计的合理性及其各项特性进行研究。结果表明,在行走、制动过程运行稳定,能够有效实施制动、行走动作,满足设计要求。     

CR400BF型动车组制动气动控制单元测试研究

动车组制动控制空气模块要实现常用制动、紧急制动和停放制动等控制功能,需进行气密性检测、截断塞门B12.02测试、常用制动位试验、制动隔离试验和紧急制动试验,并通过双向阀B15.06测试、通风测试、双脉冲电磁阀B15.03测试和综合性能测试,保证动车组制动系统的正常工作。