侧风条件下加速超车过程车辆气动特性

为了研究侧风条件下加速超车过程对车辆气动特性的影响,利用动网格技术和滑移交界面技术,实现两辆厢式货车超车过程的三维瞬态数值模拟.研究结果表明:主超车和被超车的侧向力系数和横摆力矩系数均随着侧风速度的增大而增大,侧风速度越大,两车的操纵稳定性越差.与匀速超车过程相比,加速超车过程使主超车的侧向力系数增大,被超车的侧向力系数减小;加速超车过程对主超车侧向力系数的影响幅度大于被超车.通过分析匀速超车过程和加速超车过程z=1.4 m截面上的压力云图和流线图,得到2种工况下侧向力系数变化的主要原因.     

侧风条件下加速超车过程车辆气动特性

为了研究侧风条件下加速超车过程对车辆气动特性的影响,利用动网格技术和滑移交界面技术,实现两辆厢式货车超车过程的三维瞬态数值模拟.研究结果表明:主超车和被超车的侧向力系数和横摆力矩系数均随着侧风速度的增大而增大,侧风速度越大,两车的操纵稳定性越差.与匀速超车过程相比,加速超车过程使主超车的侧向力系数增大,被超车的侧向力系数减小;加速超车过程对主超车侧向力系数的影响幅度大于被超车.通过分析匀速超车过程和加速超车过程z=1.4 m截面上的压力云图和流线图,得到2种工况下侧向力系数变化的主要原因.     

车速对超车车辆瞬态气动特性的影响

为了研究超车过程中相对车速和绝对车速对汽车气动特性的影响,采用动网格技术实现了超车过程的三维瞬态数值模拟。研究结果表明:超车过程中,相对车速对主超车的影响较小,对被超车的影响很大。被超车侧向力系数和横摆力矩系数的变化量随两车相对车速的增加呈线性增加的趋势。在相同的相对速度下,绝对速度较低的两辆车在超车过程中产生的瞬态气动影响更大。     

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.     

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。     

行驶环境对高速列车侧风运行气动特性影响

在环境侧风下,不同路况高速列车的空气动力特性会影响列车的安全舒适运行.通过数值模拟方法,探讨行驶环境对高速列车侧风运行气动特性的影响.计算结果表明:3种路况下头车、中间车和尾车的气动六分力系数均不相同,特别是路堤路况下的各节车的侧向力系数均明显大于平地和高架桥路况.而在平地和高架桥路况下,尾车受到的侧向力远比头车和中间车的小,且方向为逆侧风方向.这种差异性,主要是由于不同路况下列车的绕流流场发生了显著变化所致;因此,在研究高速列车空气动力特性时,要综合考虑不同路况下的差异性,才能够全面评估高速列车气动特性.     

不同设防烈度下RC框架结构的抗侧向倒塌能力

地震作用下建筑结构的抗侧向倒塌能力是抗震性能评价的基础。选取4个结构整体性能参数作为结构抗侧向倒塌能力评价指标,分别为结构强屈比、超强系数、延性系数和延展系数。按中国现行规范设计了12个RC框架结构,考虑侧向力分布形式和设防烈度的影响,采用Pushover方法对结构进行计算,并根据能力曲线和结构整体性能参数对结构抗侧向倒塌能力进行评价。结果表明：结构整体性能参数能从强度储备和变形能力两个方面对结构抗侧向倒塌能力进行分析;随着设防烈度和结构高度的提高,侧向力分布形式对结构抗侧向倒塌能力的影响增大;设防烈度对结构强屈比和结构延展系数的影响较小,对结构超强系数和结构延性系数的影响较大;随着设防烈度的提高,结构超强系数减小,而结构延性系数增大。     

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。     

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。     

侧向风干扰下的汽车主动前轮转向最优控制

侧向风对汽车行驶操纵稳定性有重要影响.通过分析侧向风干扰下车辆稳定性,提出基于主动前轮转向(active front wheel steering,AFS)的控制策略.AFS控制器采用线性二次型最优控制算法,以实现横摆角速度和质心侧偏角目标值跟踪.为了评价控制算法,基于MATLAB/Simulink和CarSim协同仿真环境建立整车动力学模型、单点预瞄驾驶员模型、控制器模型、道路和侧向风模型.仿真结果表明,AFS可有效提高车辆在侧向风干扰下的操纵稳定性,且控制算法对车速和路面附着系数具有良好的鲁棒性.     

组合模型对受电弓横风气动特性的影响

针对受电弓-接触网和受电弓-接触网-列车2种组合模型,基于三维可压缩流动的纳维-斯托克斯(N-S)动量方程,采用剪切压力传输(SST k-ω)湍流模式和有限体积法,对2种组合模型中的受电弓在不同横风条件下的气动特性进行了数值模拟和对比分析,并讨论横风风速对受电弓气动载荷的影响,采用量纲分析方法,建立受电弓气动力、力矩系数与横风风速、风向角之间的关系表达式.结果表明：与不考虑列车车体的情况相比,车体的存在改变了受电弓绕流场特性,且对受电弓的气动阻力、升力和俯仰力矩的变化规律产生显著影响,对侧向力、倾覆力矩和侧偏力矩的影响相对较小.研究结果可为横风条件下高速列车受电弓的运行安全性及优化设计提供一定的依据.     

周边干扰对煤气柜表面风压的影响

根据刚性模型风洞测压试验所得数据,研究了不同的周边干扰条件下柜体表面平均风压系数的变化规律,对比分析了不同柜体间距时干扰效应的变化情况。研究结果表明:干扰煤气柜位于柜体的正前方时,柜体迎风面平均风压系数显著减小;干扰煤气柜位于柜体的正后方时,柜体背风面平均风压系数会增大;两煤气柜相互平行时,柜体背风面平均风压系数会减小;柜体间距会对干扰效应产生影响,干扰效应随着柜体间距的变化而发生变化;在迎风面与侧风面,规范值有较高的安全储备;而在背风面,其安全储备略有不足。     

An improved algorithm for fluid-structure interaction of high-speed trains under crosswind

Based on the train-track coupling dynamics and high-speed train aerodynamics, this paper deals with an improved algorithm for fluid-structure interaction of high-speed trains. In the algorithm, the data communication between fluid solver and structure solver is avoided by inserting the program of train-track coupling dynamics into fluid dynamics program, and the relaxation factor concerning the load boundary of the fluid-structure interface is introduced to improve the fluctuation and convergence of aerodynamic forces. With this method, the fluid-structure dynamics of a high-speed train are simulated under the condition that the velocity of crosswind is 13.8 m/s and the train speed is 350 km/h. When the relaxation factor equals 0.5, the fluctuation of aerodynamic forces is lower and its convergence is faster than in other cases. The side force and lateral displacement of the head train are compared between off-line simulation and co-simulation. Simulation results show that the fluid-structure interaction has a significant influence on the aerodynamics and attitude of the head train under crosswind conditions. In addition, the security indexes of the head train worsen after the fluid-structure interaction calculation. Therefore, the fluid-structure interaction calculation is necessary for high-speed trains.

     

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。     

主动射流控制对直升机着舰飞行的影响分析

为改善直升机舰面起降过程中起降安全性,基于单向耦合策略建立了一套适用于直升机/舰船动态界面（dynamic interface）研究的数值模拟方法,针对不同主动射流方案对侧风状态下直升机着舰过程中的影响进行了分析。首先,采用分离涡模拟（DES）方法获得不同射流方案下的艉流场数据,随后,将艉流场数据通过单向耦合的方式与直升机飞行动力学模型耦合,得到直升机在着舰过程受到的气动载荷与操纵量变化。从非定常载荷水平与操纵特性的角度,分析不同主动射流方案对舰船艉流场的非定常特征的影响。结果表明:射流装置安装在机库迎风侧水平边缘及垂直边缘均可以有效抑制直升机着舰过程中的非定常载荷水平。其中,垂直边缘射流方案能够实现舰艉流非定常特征与空间特征的解耦,保持直升机操纵余量不会降低;水平边缘射流方案则会增大艉流场侧洗分量,降低脚蹬操纵余量。而随着射流速度增加,垂直边缘射流方案控制效果会不断降低;水平边缘射流方案控制效果会先增高后降低。     

侧风对直线行驶卡车操纵稳定性的影响

以汽车系统动力学理论为基础,运用TruckSim仿真软件建立了国产某卡车的特性参数模型和相应的气动系数特性曲线模型,模拟了侧风对直线行驶卡车的作用过程,得出开环条件下气动特性曲线。通过TruckSim软件引入驾驶员模型,通过改变风速大小和风速角度及车速大小等相关参数,分析了上述参数变化时侧风对直线行驶卡车操纵稳定性的影响。