侧风下峡谷桥隧连接段汽车的行驶特性

为保障山区高速公路的运营安全,研究了在风环境下峡谷桥隧连接段车辆瞬态气动特性及其规律,借助Carsim软件建立车辆模型,并模拟峡谷桥隧连接处的路段特性,以西汉高速桥隧连接段的实测数据输入风速值和侧风角度等参数,来模拟不同风速及角度对车辆行驶的影响。首先,对运行仿真后得到的车辆纵向速度、侧向加速度、车辆气动三分力(气动阻力、侧向力、气动升力)、气动侧偏角等参数进行分析;其次,通过分析不同车速、风速、风向角的车辆气动力,探究其对行车稳定性的影响程度;最后,研究了车辆在侧风环境下安全稳定行驶的临界车速和临界风速。研究结果表明:车辆行驶在有侧风作用影响下的峡谷桥隧连接段时,车速由60 km/h提升至80 km/h,车辆气动阻力、侧向力及气动升力分别增加160%、53%及89%,并且在风速达80 km/h的冰雪路面下,伴随出现超过1 m的大偏移量侧滑,当经历西汉高速年最大风速31. 5 m/s(约113 km/h)时,车辆出现明显倾覆现象,对行车安全构成了一定的风险。     

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。     

基于虚拟现实的汽车高速路侧风稳定性试验虚拟场景建模及试验研究

基于虚拟现实技术,三维构建了高速道路场景的主要场景模型,包括地面模型、附属景物模型、高速路隧道模型、汽车模型等,并对模型进行优化处理,从而构建汽车高速路侧风稳定性虚拟试验场景,为汽车高速路侧风稳定性试验提供理论和方法依据。完成了汽车高速路侧风稳定性实车道路试验,重点研究了高速隧道口侧风对汽车行驶轨迹的影响。实验证明隧道进出口的侧风对汽车的行驶轨迹有一定的影响,尤其在隧道出口汽车行驶方向偏离显著,达到了研究预期。     

基于FLUENT的移动车辆下的车桥气动特性研究

为了研究车桥系统中车辆和桥梁之间的气动影响以及车桥系统的气动特性,基于流体软件FLUENT分别建立了车辆、桥梁、车桥系统的三维分析模型,计算了侧风下移动车辆和桥梁的气动力参数.结果表明：车桥之间有明显的相互气动影响,车辆的存在使得桥梁气动力参数增大,车桥之间的气动干扰显著影响了车辆气动力参数;与静止车辆相比,移动车辆的气动力参数普遍偏大;车速与风速对车辆的气动力参数影响显著,对桥梁影响较小.     

变风速下风力机叶片载荷特性研究

根据风力机的气动理论,并考虑风切变和风力机结构、几何参数的影响,建立了风力机叶片的气动载荷计算模型。以基本风速、渐变风速、阵风风速和脉动风速4种风速类型建立了变风速模型,并应用于叶片载荷计算模型,实现变风速下的叶片气动载荷的计算。以某MW级风力机为对象,给出了数值计算流程并进行了实例计算,结果显示：风力机叶片的气动载荷主要分布在叶片的中段和叶尖,且载荷大小随风速起伏变化,叶根的气动载荷随风速变化的趋势不明显,风速较大时,叶片上的载荷波动较为显著。结果可为叶片的结构设计和动力学分析提供参考。     

基于实际换挡规律的卡车列队行驶起步控制

为了解决卡车列队行驶起步过程中的控制问题,在车辆行驶3.5万公里的实验数据中提取456段起步过程的挡位数据,对该数据中各挡位的使用情况进行统计与分析.根据统计结果制定相应的换挡规则,利用自适应模糊控制算法设计车辆列队行驶的控制模型,在模型中通过跟随车辆的挡位信息对模糊控制器的输入量进行加权系数调整,提高控制算法的自适应性,通过TruckSim和Matlab的联合仿真,将实车实验数据作为头车模拟工况,模拟3辆卡车在车联网环境下的列队起步过程,仿真结果表明起步过程中的行驶间距误差可以控制在车辆单位时间内行驶距离的5%以内,具有一定的控制精度.     

高速公路平曲线路段半挂汽车列车的横向稳定性

为提升半挂汽车列车在高速公路平曲线路段行驶的安全性,采用TruckSim软件构建车辆动力学仿真系统,选取车轮临界横向附着系数和横向载荷转移比作为车辆横向稳定性评价指标,通过单因素分析和多因素方差分析,确定了高速公路平曲线路段的几何线形、车速和车辆总质量对横向稳定性指标的影响.运用SPSS软件建立了半挂汽车列车的横向稳定性参数模型,并对半挂汽车列车在雨雪路面的运行安全进行评价.研究结果表明:总质量48 t的半挂汽车列车以任何速度在结冰路面上行驶都会发生侧滑;在积雪路面上均可保证低速安全运行;在积雨路面上,半挂汽车列车可以保证以90 km/h的车速安全运行.研究成果量化了平曲线几何线形、车速和车辆总质量对半挂汽车列车横向稳定性的影响,所建立的车辆横向稳定性模型可以为构建高速公路行车安全保障体系提供理论依据.     

风电机组动态分析适用风速模型

为研究风电传动系统气动耦合作用下的动载荷变化规律,提出了低频风和高频风描述的风速模型,并用窗口平均方法实现高频风截除和低频风提取。通过对低频风特性和方法特点的分析,证明了风速模型的有效性;通过对时间参数的影响分析,指出该风速模型具有良好的时间尺度性。该风速模型能有效应用于风电系统相关动态问题的研究。     

基于车辆动力学仿真模拟和风险分析的道路危险路段识别

为提升半挂汽车列车在高速公路平曲线路段行驶的安全性,采用TruckSim软件构建车辆动力学仿真系统,选取车轮临界横向附着系数和横向载荷转移比作为车辆横向稳定性评价指标,通过单因素分析和多因素方差分析,确定了高速公路平曲线路段的几何线形、车速和车辆总质量对横向稳定性指标的影响.运用SPSS软件建立了半挂汽车列车的横向稳定性参数模型,并对半挂汽车列车在雨雪路面的运行安全进行评价.研究结果表明：总质量48 t的半挂汽车列车以任何速度在结冰路面上行驶都会发生侧滑;在积雪路面上均可保证低速安全运行;在积雨路面上,半挂汽车列车可以保证以90 km/h的车速安全运行.研究成果量化了平曲线几何线形、车速和车辆总质量对半挂汽车列车横向稳定性的影响,所建立的车辆横向稳定性模型可以为构建高速公路行车安全保障体系提供理论依据.

     

基于CFD的双幅桥梁气动干扰效应数值仿真

与孤立的单幅桥主梁相比,双幅桥梁的主梁气动特性发生改变,这在桥梁抗风设计中不容忽视.针对此问题,基于计算流体力学方法,以主跨径290m、最大墩高141m的北盘江特大桥为工程背景,对双幅桥主梁三分力系数气动干扰效应进行了数值仿真分析.首先,采用FLUENT建立了主梁和流域计算模型,并与风洞试验进行对比,验证模型及计算方法的准确性;然后,改变主梁间距、风速和风攻角等参数,研究其对双幅桥主梁三分力系数干扰效应的影响,得到了气动干扰因子随风速变化的曲线.研究结果表明:下游主梁气动干扰效应比上游主梁显著;主梁间距越小气动干扰效应越大;风攻角和风速对气动干扰效应有着复杂的影响.     

大型载货汽车驾驶室与货厢间隙对气动力特性的影响

以简化的大型载货汽车模型GTS为研究对象,采用RNGk-ε湍流模型和混合网格技术,分别模拟了气流流过驾驶室与货厢之间不同长度的间隙时产生的流场形态。通过分析不同间隙区域的流场形态分布和空气阻力系数的变化规律发现,间隙长度G≤55%时,对整车的气动力特性的影响较小;当G>55%时,气动力特性的变化对整车的影响逐步增大。同时研究发现,在GTS模型的驾驶室顶部加装导流罩可改善整车的气动力特性。     

基于ABAQUS有限元的重型自卸车副车架模态分析

为了研究自卸车副车架设计及动态特性,以重型自卸车副车架为原型,利用SOLIDWORKS软件建立了边梁式副车架计算模型,应用ABAQUS有限元软件的模态分析方法对其动力学特征参数进行了分析,计算了副车架在约束状态下的固有频率及振型.结果表明,该车副车架固有频率避开了路面及发动机产生的激振频率,不会发生共振,但管梁处存在较大的局部振动,易产生疲劳破坏,分析数据可为重型自卸车副车架优化改进提供理论技术支持.     

基于人车环境协同的车辆弯道行驶安全预警系统

为了解决车辆弯道行驶安全问题,在虚拟仪器Lab VIEW开发环境下设计了一套基于人车环境协同的车辆弯道行驶安全预警系统.通过分析影响车辆行驶安全性的人、车、路、环境等因素,运用层次分析法和权的最小平方法建立基于人-车-路-环境的车辆行驶安全度静态综合评价体系;引入安全系数k,结合车辆行驶安全临界车速和车辆行驶安全度评价模型,构建基于人车环境协同的车辆弯道行驶安全预警模型,运用Truck Sim仿真验证了模型的有效性.在虚拟仪器Lab VIEW开发环境下,设计了一套车辆弯道行驶安全预警系统,并进行了仿真验证.结果表明:该预警系统可对驶入弯道且有危险的车辆进行预警,能有效提高车辆行驶安全性.     

风力发电机叶片建模及有限元分析

选取小型风力发电机叶片为研究对象,根据翼型参数和叶片几何参数,利用相应的建模软件,生成三维模型.然后将其导入有限元分析软件ANSYS中,建立有限元模型.通过施加风力载荷,对叶片的多种应力及位移进行了分析,并与其材料拉伸强度和安全位移进行了比较,实验结果验证了叶片有限元建模的有效性及叶片在实际工作中的安全性.     

220t矿用自卸汽车动力学研究

对220 t电动轮矿用自卸汽车进行整车结构设计,通过对实体结构简化处理得到整车实体模型.利用ANSYS软件建立整车满载工况的有限元模型,经模态计算得到整车的低阶固有频率,并对固有频率所表现出的主振型进行了分析.基于标准的频域路面功率谱密度函数,通过频/时变换得到时域路面随机位移函数,计算了路面随机位移时间函数激励下整车的动力响应,获取车架、前后桥、车厢、悬架等主要受力构件的位移随时间变化的规律.根据模态和动力响应分析结果针对具体研究车型的初设计提出了改进意见,指出了对主要受力构件进行疲劳分析的必要性.     

汽车悬架系统建模与优化仿真分析

针对某轻型卡车的双横臂独立前悬架系统建立了其运动分析的数学模型,并采用ADAMS分析软件建立了双横臂独立悬架虚拟样机模型,对其进行仿真分析.通过修改悬架系统的几何参数对其进行优化设计分析,得到了较好的分析仿真结果,满足了设计要求.     

后视镜及迎风角度对货车气动性能的影响评价

基于数值模拟方法,研究加装不同造型的后视镜及其迎风角度对货车外流场及气动特性的影响.计算采用定常雷诺时均纳维斯托克斯方程.研究表明：加装后视镜后的整车气动阻力系数上升了3.6%～5.2%;后视镜本身的CD值会随着迎风角度的减小而下降;不同类型的后视镜在不同迎风角度下对整车气动性能有显著影响.研究为货车后视镜的造型与气动性能的匹配提供了设计依据.