轿车车身外流场的CFD仿真与实验验证

基于CFD数值仿真,选用Realizableκ-ε湍流模型和非对称壁面函数,建立一款轿车的外流场模型,对该款车的外部流场情况进行分析,并和风洞试验结果做了对比。结果表明:CFD仿真计算得出的风阻系数与实验测定值误差在5%左右,可满足工程需要。测试点与实验值有一定误差,但趋势基本吻合。     

基于试验的铝合金地铁车体仿真模型计算精度分析

借助静强度试验数据,研究铝合金地铁车体仿真模型的计算精度.分析仿真结果与试验值存在误差偏大的影响因素并对其归类;通过四种不同的精细建模方法提高仿真模型的计算精度,结果表明:仿真结果与试验值具有较好的一致性,误差均小于10%,其建模方法可以推广到其它铝合金地铁车体性能仿真分析中.     

工程车辆散热器模块散热性能数值仿真

为了了解工程车辆散热器模块在不同工况下的性能变化规律,保证其工作稳定性,结合工程车辆的原始资料,在UG NX7.0软件中建立动力舱的三维物理模型.用热交换模型表征车辆散热器模块,采用CFD数值方法对虚拟风洞内的动力舱模型进行仿真,对各工况下散热器模块散热性能进行分析,并进行实验验证.结果表明:各工况下散热器内部热交换过程均呈现梯度变化;随着回流热空气温度升高,散热器的工作效率逐步降低.当其效率不能满足整车需要时,整车会出现系统过热以及工作性能不稳定现象.对比仿真与实验数据,两者误差在2.83%～4.07%之间.     

基于TruckSim仿真下弯道货车侧滑速度模型研究

对于现今弯道路段速度控制精确性不足,在TruckSim软件中全面考虑了某三轴货车的悬架动刚度特性、车身侧倾角度、轮胎非线性特性,建立了整车动力学、道路场景、驾驶策略及横向载荷转移率(PLTR)模型.通过不同弯道半径、重心高度和车速的交互式仿真实验,将仿真实验数据经三维曲面函数拟合,获得了不同附着系数下车辆转弯安全车速的侧滑数学模型,为弯道车速控制途径的产生提供了参考.研究结果表明:安全速度与重心高度、弯道半径呈现不同程度的相关性;归纳比较侧滑模型与弯道安全速度模型,可知弯道安全车速值偏于安全,并处在通用模型的安全理论值之间;考虑了纵坡对安全车速值的影响,发现在较大半径圆曲线上行驶偏于安全;建立弯道半径为300 m,重心高度为1.8 m的仿真工况,基于PLTR交互模型得出的安全车速值与该模型得到的安全车速值进行对比,计算误差从通用模型的18.4％降低到0.3％.     

改进型感应电机电压模型磁链观测器设计

针对传统电压模型磁链观测器中引入低通滤波器后,带来幅值相位误差及滤波最佳截止频率选择问题,本文提出了一种高通滤波器和低通滤波器串联,且对电压模型中的电压项和电流项分别积分的改进型电压模型转子磁链观测器.文中分析了该改进型磁链观测器性能提高的原因,推导了高通滤波器和低通滤波器引起的幅值和相位误差补偿算法.仿真和实验验证了补偿算法的有效性,并且新的改进型转子磁链观测器在电机全速范围内具有优良的稳态和动态性能,具有较高的工程实践价值.     

下期待发表文章摘要预报

正基于试验的铝合金地铁车体仿真模型计算精度研究谢素明1,郭峰1,程亚军2(1.大连交通大学交通运输工程学院,辽宁大连116028;2.中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车工程研发中心,吉林长春130062)摘要:借助静强度试验数据,研究铝合金地铁车体仿真模型的计算精度。分析仿真结果与试验值存在误差偏大的影响因素并对其归类;通过四种不同的精细建模方法提高仿真模型的计算精度,结果表明:仿真结果与试验值具有较好的一致性,误差均小于10%,其建模方法可以推广到其它铝合金地铁车体性能仿真分析中。     

基于高斯过程回归的动车组气动性能预测研究

动车组外形设计后需要进行气动性能分析,以验证模型是否符合气动性能要求.针对传统试车实验和CFD方法成本高、用时长的缺点,提出了一种基于高斯过程回归的动车组气动性能预测模型.选取不同动车组的实体模型,利用STAM-CCM+仿真软件分别得到各模型的气动阻力模拟值,以此作为训练样本集合,然后采用高斯过程回归对训练样本进行学习,探寻动车外形与气动阻力关系,并预测明线动车组气动阻力,最后通过预测残差拟合验证了高斯过程回归预测模型的合理性和准确性.     

基于实测数据的列车坡道阻力修正模型研究

为了使列车运行仿真计算结果与实测的列车运行数据更接近,确保仿真系统能够切实有效地分析研究铁路运输生产实际,通过对比研究牵引计算方法计算结果与列车运行监控记录装置实测的数据之间的差异,识别出误差产生的主要原因,并分析了计算误差与坡道类型及列车编组之间的影响关系. 通过理论计算与实验测试,提出了基于测试结果对列车坡道阻力计算模型进行修正的方法与模型. 对修正计算模型和原始模型的计算结果与实测数据进行对比分析,结果表明,修正后的计算模型与实测数据更加吻合,平均计算误差从14％降低到5％. 目前,该模型已成功应用到内燃牵引货运列车节能优化操纵指导系统,取得了良好的实用效果.     

基于GRNN神经网络的ZigBee室内定位算法研究

基于固定参数的无线信号传播损耗模型的定位算法,不能很好解决由于多径传播效应和环境复杂性所带来的测距误差问题。提出使用GRNN神经网络来拟合室内RSSI值与距离值之间的映射关系,得到RSSI值与距离值的映射模型,再将定位实验中实测的RSSI值作为训练好的GRNN神经网络的输入层,在输出层得到与RSSI值相对应的距离值,最后使用加权质心算法来进行待测节点的定位。该算法不仅简单而且性能良好,并且不需要额外的硬件。经过Matlab和ZigBee实验仿真验证,与路径损耗模型和基于BP神经网络的定位算法相比,所提出的算法可以提供较好的定位结果。     

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为了使列车运行仿真计算结果与实测的列车运行数据更接近,确保仿真系统能够切实有效地分析研究铁路运输生产实际,通过对比研究牵引计算方法计算结果与列车运行监控记录装置实测的数据之间的差异,识别出误差产生的主要原因,并分析了计算误差与坡道类型及列车编组之间的影响关系. 通过理论计算与实验测试,提出了基于测试结果对列车坡道阻力计算模型进行修正的方法与模型. 对修正计算模型和原始模型的计算结果与实测数据进行对比分析,结果表明,修正后的计算模型与实测数据更加吻合,平均计算误差从14％降低到5％. 目前,该模型已成功应用到内燃牵引货运列车节能优化操纵指导系统,取得了良好的实用效果.     

移动地面条件下的微型车外流场数值模拟研究

为研究地面边界条件对汽车外流场数值模拟的影响,制定了两种方案对某微型车进行数值模拟计算,并对结果进行分析．研究表明：不同的地面边界条件对汽车的底部流场有很大的影响,而对上部流场影响不大;不同的地面边界条件对汽车的气动升力和前轮的升力影响很大,对气动阻力和后轮升力影响较小;在汽车的外流场数值模拟中,采用移动地面条件可以提高数值模拟的精度．     

公路路面热辐射对汽车排放NO_x扩散特性的影响

针对公路沥青路面热辐射,建立了三维大气流动及机动车排放物扩散的CFD仿真模型,进行了非定常三维湍流流动模拟;结合气象因素及单车排放NOx扩散浓度的实地测试,研究了路面热辐射对机动车排放物扩散的影响。结果表明:路表加热作用所产生的热力环流使得污染物能够被有效地输送和扩散至上空,从而使得近地面的污染物浓度下降;随地表温度增高,输送效应增强;在尾气排放方向处于距排气口10 m远处,人的呼吸带高度处NOx浓度仍然较高;NOx扩散浓度的模拟值与实测值具有较好的符合,验证了数值模型的可靠性。     

y+值对MIRA模型气动参数计算精度的影响

为研究量纲为1的参数y+值对车辆气动参数计算精度的影响, 以阶梯背MIRA模型为基础, 在保证模型网格数量与质量相近的情况下调整近壁网格尺寸, 构建不同y+值的流场仿真模型; 考虑到不同的湍流模型对车辆外流场仿真的y+值具有不同的适用范围, 选取SST κ-ω和LES两种常用的湍流模型对阶梯背MIRA模型外流场进行稳态和非稳态仿真分析; 将气动参数仿真结果与试验结果进行对比分析, 得出合适的y+值取值范围; 结合仿真速度云图和车身表面受力曲线分析了边界层首层网格厚度对仿真精度的影响; 建立了方背MIRA模型在2种湍流模型下的外流场仿真模型, 进行不同流速下气动参数的计算, 从而对y+值取值范围进行验证。研究结果表明: 针对车辆外流场数值仿真, 采用SST κ-ω模型时对应的合适平均y+值取值范围为20~50, 而采用LES模型时对应的合适平均y+值取值范围为5~10;当边界层首层近壁网格厚度过大时, 数值仿真无法准确捕捉边界层中速度梯度的变化, 造成边界层流场流动信息丢失, 而当边界层首层近壁网格厚度过小时, 边界层网格会严重畸变, 2种情况下气动参数计算误差都超过5%, 从而影响车辆外流场数值仿真精度; 根据所获得的y+值取值范围, 方背MIRA模型计算的气动参数误差小于5%, 说明了2种湍流模型平均y+值取值范围的正确性。      

基于颗粒流离散元方法的行人动力学 模型及仿真研究

离散元方法是分析和求解复杂离散颗粒系统问题的一种高效力学数值模拟方 法,对于提高目前行人动力学模型中的求解效率,细致刻画行人运动中的力学关系具有 优势.本文利用颗粒接触理论中的软球模型描述行人的接触及挤压行为,以现有社会力模 型中的主观运动力作为外部输入,构建了基于颗粒流理论的行人运动模型,并在离散元 EDEM仿真平台上实现.通过对不同密度条件下行人运动行为及平均速度的仿真及统计, 对比实测数据,验证了模型的有效性;通过对比不同仿真平台的计算速度,验证了算法的 高效性.研究结果表明：模拟得到的行人流在不同密度下的行为符合现场观测,模拟所得 行人平均速度数据与实测数据基本吻合,所建模型具有较高计算效率.因此,基于颗粒流 理论的离散元方法能够实现对行人运动的模拟,且具有进一步的研究价值.     

动态流量平衡阀启闭过程中的线弹性不等值力

为了解决动态流量平衡阀流量控制精度无法达到要求的问题,建立了动态流量平衡阀动力学模型以及阀芯运动方程,数值模拟了相同口径和不同口径平衡阀阀芯处于不同位移下的三维流场模型,对比试验与数值模拟的阀芯位移误差和压差位移流量特性曲线,获得了线弹性不等值力变化规律,确定了不等值力修正系数,并优化了开孔型线.研究结果表明:通过引入线弹性不等值力修正系数,优化阀芯可变开孔后,减小了阀芯实际位移与理论位移间的误差,使试验与数值模拟的流量特性曲线趋于一致,并使流量控制精度满足5%的误差要求.      

基于动态流场数据的虚拟港口建模方法

为了实现港口数字化升级，提出了一种基于动态流场数据的虚拟港口建模方法；采用三维重建模型从无人机倾斜摄影影像数据中重建了港口几何特征，获取高精度三维模型；引入了基于二次误差度量的边折叠算法简化模型，以避免数据量过大致使渲染效率低的问题；分析了欧拉法数值计算过程中的高耗时环节，建立了神经网络模型学习流场演化特征，加速投影项计算得到实时变化的流场数据，通过流场数据驱动水流动态渲染，结合光滑粒子流体动力学方法表现水流与船舶、陆地的交互动态，在保证渲染实时性的同时，提高渲染真实感。研究结果表明:重建的港口三维重建模型顶点数量可达3 320 937个，重建的网格模型在Meshlab中渲染频率为78.7 Hz；经过模型简化降低90.0%的模型顶点数量后，模型顶点数量缩减为332 836个，渲染频率提升至108.7 Hz，模型简化后几何误差小于2.0%；在256×256的流场网格下，采用神经网络加速的网格流体计算方法所得水流速度场平均更新间隔约为17 ms，平均仿真精度为88.6%；通过开源图像引擎驱动流场数据和港口三维模型，平均渲染频率可达50.5 Hz。可见，该方法可有效解决高精度实时渲染中的关键问题，以达到仿真精度与渲染效率间的动态平衡，在精度损失较小的情况下实现较高精度的虚拟港口建模与实时动态仿真。      

基于波动负载发生装置的液压管路特性分析

为研究汽车制动管路的液压传递特性,以流体力学理论为基础,建立了汽车制动系统液压管路的数学模型。在建模的过程中引入沿程压力损失和局部压力损失对管路压力的影响。建立了带有波动负载发生装置的制动系统AMESim仿真模型,通过改变电机转速的方式分析了制动液流速对管路特性的影响。利用波动负载发生装置试验台进行了台架试验,并在BOSCH-SDL26型汽车性能检测线上进行了波动负载发生装置的实车试验。试验结果验证了制动管路模型能够有效的体现制动管路的压力传递特性。     

基于Fluent与Virtual Lab发动机风扇气动噪声的联合仿真

以某款发动机风扇为研究对象,采用数值模拟方法,应用Fluent和LMS Virtual Lab分别模拟发动机风扇流场和声场分布。将计算结果与半消音室内的风扇测试噪声进行对比,验证了联合仿真计算风扇噪声方法的准确性。在工程实际中可用于对风扇性能的初步检测,可以为下一步风扇的优化提供技术依据。     

基于Simulink的汽车动力性能模型

为快速且较准确获取试验汽车的动力性能参数,建立了符合基于驾驶机器人操纵的试验汽车的动力性能模型,并分别对几种轿车的发动机特性与最高车速、加速能力等汽车动力性指标进行了仿真．仿真结果表明,相关仿真数据与厂家提供的参考数据相吻合．所建立的仿真模型是实用的,具有车型适应性强、模型参数量少且易获取等特点．     

车用催化转化器内流场及结构优化分析

催化转化器是目前最有效的汽车排放控制装置,利用计算流体动力学CFD方法,建立某款汽油车催化转化器的三维内流动数学模型,对催化转化器内的流动特性进行了稳态流动数值模拟,研究分析催化转化器入口管角度及载体结构样式对其内速度场、温度场、压力场等特性的影响,以指导催化转化器的结构设计.结果表明30.入口管和球形端面载体结构是较...