汽车风洞试验段尺寸参数对试验的影响

基于计算流体力学(CFD)的数值模拟,研究了开式汽车风洞试验段尺寸参数对风洞试验的影响。探讨了开式汽车风洞试验的影响因素,进行了不同汽车风洞喷口大小、集气口大小、试验段长度对气动阻力测量试验影响的数值模拟研究,得出了气动阻力系数随风洞尺寸参数的变化趋势。研究表明,风洞喷口尺寸大小对试验影响较大,风洞集气口尺寸和试验段长度对试验有影响,但相对喷口尺寸影响比较小。对开式风洞气室的影响也进行了初步探讨,研究表明,气室的存在对气动阻力系数的影响不大。     

简单外形汽车隧道中会车过程的瞬态空气动力学数值模拟

使用商业的CFD软件,应用其提供的滑动交界面和动网格功能对简单外形汽车隧道中会车过程的瞬态空气动力学特性进行了模拟。分析了瞬态空气动力学模拟与稳态空气动力学模拟的异同,研究了简单外形汽车的瞬态空气动力学特性(包括尾流结构和气动力系数)和会车过程中连续的、定性的汽车与空气作用规律。研究结果表明:对汽车进行瞬态空气动力学数值模拟是可行的;两车在会车前后的一段时间内气动力系数会有急剧的变化,有类似正弦函数形状的变化曲线;会车状态的空气动力作用对汽车操纵稳定性有重要影响。     

辐板形状和淬火方式对车轮辐板沉降的影响研究

辐板沉降是车轮轧钢设计中必须考虑的因素,直接影响车轮的成材率。本文基于ANSYS有限元软件,采用数值模拟方法对车轮热处理过程进行了热力耦合模拟,研究了不同辐板形状和不同淬火方式对车轮辐板沉降的影响。结果表明,双S形辐板车轮的辐板沉降表现为轮毂上移,其余三种辐板车轮表现为轮毂下沉,直线型辐板车轮绝对沉降量最大,三面淬火方式对辐板沉降影响最大。     

基于流固耦合的汽车气动特性

传统CFD仿真方法通常只考虑风载荷对汽车气动性能的作用,忽略了车身结构振动与气流之间耦合作用带来的影响,导致计算结果与真实汽车行驶状况存在一定偏差。以1/4标准MIRA模型为研究对象,通过双向显式流固耦合仿真方法将流固耦合效应引入到数值计算中,得到不同工况下的气动力、表面压力、振动频率以及车身姿态角等数据,分析与传统仿真方法在计算结果上的差异,再利用风洞测试技术验证仿真结果的准确性。对比有无耦合仿真及试验结果表明:耦合仿真与试验结果更加吻合,各项数据偏差都在5%以内,从而验证了耦合仿真方法的准确性;随车速增加流固耦合效应影响增大,特别是对气动升力的影响较大,直接影响汽车操纵稳定性,因此在高速时流固耦合效应带来的影响不能忽略。     

基于空气动力学数值模拟的汽车造型设计

结合作者进行的汽车造型概念设计,介绍了应用虚拟风洞进行汽车空气动力学数值模拟的研究过程。通过对模拟结果的处理获得了汽车造型设计初期的汽车气动力系数,汽车周围流场速度云图和压力分布,结合汽车空气动力学研究经验,提出了基于空气动力学数值模拟的汽车造型设计方法。     

高速列车受电弓空气动力学对弓网受流的影响

为了研究高速列车弓网受流特性,考虑受电弓平均稳态与非稳态气动力影响,基于受电弓的非稳态空气动力学模型,采用均匀来流假设,运用计算流体力学(CFD)方法得到受电弓各部件的气动升阻力.将非稳态气动力时间平均,得到平均稳态气动力,并将具有一定脉动的受电弓非稳态气动力及平均稳态气动力分别加载至弓网动力学模型中,对比了2种气动力加载情形下弓网动力学. 仿真结果表明:在受电弓三质量块模型下,受电弓平均稳态与非稳态空气动力学对弓网受流的影响差别不大.进一步从受电弓非稳态气动力激励的振幅与频率两方面研究了其对弓网受流的影响,当外部激励振幅较大或频率与弓网系统频率接近时,弓网受流特性会受到显著影响.研究结果为将来考虑非均匀来流、横风等复杂气动条件下的弓网受流特性研究提供了基础.     

结构参数对Z型管内油气水多相流影响计算研究

管道中的局部构件可以起到改变流体速度和方向的作用,但同时受到流体的巨大的压力和冲击。通过CFD软件模拟了介质为油气水多相流的组合,管道模型为2个改变流体方向的局部构件加立管的Z型组合管道,分析了局部构件在不同弯折角度下,不同的立管长度和流体以不同的初始速度进入Z型管管壁压力的变化以及不同立管长度下的流型图,结果表明,弯管角度增大,弯管外径壁面受到流体撞击的压力减小,作用面面积增大。增加立管长度后,经过弯头的外径壁面压力值降低。且在管中易形成不易被排出管道的断塞流;增大流体入口速度,一定程度会使弯管外壁压力增大明显,在较大速度时增大流体速度,外壁压力变化不明显。     

皮卡车外流场的数值模拟

采用CFD进行皮卡车的外流场模拟,得到了车身表面压力分布、尾流典型剖面流速值和尾流流场结构,数值模拟结果与风洞试验结果吻合较好。模拟结果表明,皮卡车尾涡存在于货箱上方和尾挡板后方两个区域。进行了皮卡车几种几何改型的CFD模拟,所得阻力系数变化与实车试验结果有相同的变化趋势,证实了尾挡板的减阻作用。由此得出CFD用于皮卡车外流场模拟,可获得较高的模拟精度。     

轮辐设计特征参数对整车气动特性的影响

为探究车轮轮辐偏移距离和轮辐曲率对整车气动阻力系数的影响,以改进的MIRA模型为研究对象,在Fluent软件中首先分别探究不同轮辐偏移距离及不同曲率与整车气动阻力系数的关系,分析不同工况减阻及增阻原因;之后将各工况进行组合,探究各组合工况对整车气动阻力系数的影响.仿真结果表明:较小的轮辐偏移距离有利于整车气动阻力系数的...     

汽车外形对智能车辆队列行驶气动特性的影响

为了研究智能交通系统中不同外形车辆在队列行驶时的空气动力特性,以及车辆纵向间距对队列行驶车辆气动特性的影响,采用数值模拟方法对阶背式、快背式和直背式轿车5车队列分别在6种纵向间距下的气动特性了进行研究。结果表明:三种车型队列的平均减阻率大约为10%~40%,节省燃油5%~20%。阶背式轿车队列的平均减阻率最大,直背式次之,快背式最小。随着纵向间距的减小,每辆车的升力都增大,稳定性都变差。     

Numerical computation and analysis of unsteady viscous flow around autonomous underwater vehicle with propellers based on sliding mesh

The flexible transmission shaft and wheel propeller are combined as the kinetic source equipment, which realizes the multi-motion modes of the autonomous underwater vehicle (AUV) such as vectored thruster and wheeled movement. In order to study the interactional principle between the hull and the wheel propellers while the AUV navigating in water, the computational fluid dynamics (CFD) method is used to simulate numerically the unsteady viscous flow around AUV with propellers by using the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations, shear-stress transport (SST) k-w model and pressure with splitting of operators (PISO) algorithm based on sliding mesh. The hydrodynamic parameters of AUV with propellers such as resistance, pressure and velocity are got, which reflect well the real ambient flow field of AUV with propellers. Then, the semi-implicit method for pressure-linked equations (SIMPLE) algorithm is used to compute the steady viscous flow field of AUV hull and propellers, respectively. The computational results agree well with the experimental data, which shows that the numerical method has good accuracy in the prediction of hydrodynamic performance. The interaction between AUV hull and wheel propellers is predicted qualitatively and quantitatively by comparing the hydrodynamic parameters such as resistance, pressure and velocity with those from integral computation and partial computation of the viscous flow around AUV with propellers, which provides an effective reference to the study on noise and vibration of AUV hull and propellers in real environment. It also provides technical support for the design of new AUVs.     

轮式月面巡视探测器月面牵引性能的预测

通过室内土槽试验和颗粒流数值仿真相结合的方法对轮式月面巡视探测器的轮土交互作用、车轮的牵引特性和轮下土壤变形和破坏进行了深入探讨。以吉林省火山喷发物为原料进行了模拟月壤的配制。设计并制造了深空探测车车轮牵引特性试验台并进行了不同轮齿构型车轮的牵引特性试验,获得了基础性的试验数据。考虑月壤结构松散、颗粒细小、流动性强的离散特征,采用颗粒流法分析了地面重力场下探测车轮下模拟月壤的扰动破坏、土体内接触力的分布、颗粒速度矢量的变化,获得的车轮牵引特性参数与土槽试验数据进行了对比,进一步对车轮在月面环境下的牵引性能做出了预测。     

水下航行体垂直出筒流体动力特性研究

采用数值仿真的方法研究了水下航行体垂直发射出筒过程多相流场和流体动力特性演化规律．结 合动网格技术,采用多相流Mixture模型、Singhal空化模型及标准的A—s湍流模型,对混合流场的RANS方 程进行求解,进而求解了水下航行体运动的固体边界与运动流场相互作用形成了流一固耦合问题,使用此方 法,实现了在重力影响下水下航行体垂直发射出筒过程和流体动力特性进行数值模拟研究,分析了高压气团 对航行体出筒过程中的水弹道及其流体动力特性的影响,分析了航行体压差系数、粘性系数和总力系数波动 的原因     

两类相对流面上边界层微分方程组

本文在相对正交曲线座标系中建立了两类相对流面(S_1流面和S_2流面)上边界层微分方程组。所给方程不仅描述了静、动叶流道内边界层流动的一般特性,而且可用于叶片表面和内外端壁附近由于二次流动引起流面翘曲时的计算,特别适用于与S1、S_2流面的势流方程相互迭代,求解高R_e值下叶栅流道内的三元粘性流场。     

等离子枪体喷嘴结构和尺寸对电弧能量的影响

为了研究等离子枪体喷嘴结构和尺寸对电弧能量特征的影响,建立了等离子电弧的数学模型,并采用计算流体动力学（CFD）软件求解了等离子流体质量、动量及能量守恒方程和麦克斯韦方程组.通过对等离子枪体的电弧模型进行求解,得到了等离子电弧沿轴向的温度和速度分布.在此基础上研究了喷嘴通道长度、喷嘴直径和喷嘴压缩角对等离子枪体电弧的影响.结果表明：喷嘴通道长度的增加对等离子电弧的压缩效果影响较小;喷嘴孔径的减小对电弧的压缩效果则很明显.当通道比为1~1.2时,电弧温度和流动速度比较稳定,对阳极表面压力较小,对焊接成形有利.     

海底管道溢油扩散数值模拟研究

海底输油管道受到海水冲击和腐蚀等影响易产生不同程度的损伤,造成油品泄漏。为了研究溢出原油在海水中的运动扩散规律,建立了海底管道溢油扩散的两相流模型,通过计算流体动力学方法计算了溢油在海水中的运动轨迹、扩散范围以及抵达海面的时间等,分析了溢油速度、海水流速、原油密度对溢油扩散范围和时间的影响,确定了不同密度原油到达海面时的最大水平迁移距离和时间,获得了无量纲预测公式。模拟所得结论可为海上溢油事故的应急响应措施提供有效的指导。     

巷道断面与风筒断面形状对局部通风工作面热环境模拟结果的影响

在运用计算流体力学(CFD)的方法模拟解算矿井热环境时,为了便于对直角坐标中计算域的网格划分和离散化方程的简化,经常对巷道和风筒的几何形状进行假设或简化成规则的形状.对应用计算流体力学的方法模拟局部通风掘进工作面热环境时巷道断面形状、风筒出口形状等对模拟解算结果的影响进行了解算和分析.     

离岸式振荡水柱波能装置的理论及数值研究

基于势流理论, 利用匹配特征函数展开法,求解微幅波与离岸式振荡水柱（OWC）波能转换装置相互作用的边界值问题. 借助FLUENT软件及其用户自定义函数（UDF）,建立二维完全非线性波-OWC装置数值模型. 从理论和数值上分析OWC装置吃水深度、气室宽度以及墙体厚度对波能转换效率的影响,解析解和数值结果吻合较好.依靠数值模型,模拟波高变化对OWC装置工作效率的影响. 研究表明：OWC装置吃水深度的增加会导致高效频率带宽变窄,峰值向低频区移动;墙体厚度的增加会导致高频区波能转换效率下降,但对低频区影响较小;气室宽度的增大会导致高效频率带宽变宽,峰值向低频区移动;波高的增大会导致波能转换效率下降,在共振频率附近尤为明显.