重型牵引列车尾流结构特性分析

对某重型牵引列车进行瞬态外流场仿真分析,得出车厢尾部阻力与整车阻力的占比为23.6%。重点分析了尾部流场中涡的空间结构和瞬态特性,阐述了总压系数等于0的作用和尾部阻力形成机理。在尾流分析的基础上进一步提出尾部加导流板的减阻措施,并验证其有效性,整车减阻3.7%。通过尾部涡流的速度、压力、能量损失分析,初步得出牵引列车队列行驶的显著减阻距离并预测了减阻效果,对牵引列车智能行驶控制策略的制定具有指导作用。     

带有减阻增稳仿生结构的车辆空气动力学特性仿真研究EI北大核心CSCD

本文中采用CFD数值模拟的方法,研究仿生结构对某轿车空气动力学特性的影响。先对原车进行不同行驶速度下风阻系数的仿真计算,并通过风洞试验来验证数值模拟的有效性。再在原车的尾部加装扰流板和采用非光滑棱纹仿生结构,并进行不同行驶速度下的车辆气动特性仿真。结果表明,棱纹形态的仿生表面能够延迟气流分离,较好地梳理了尾部气流;在高速行驶时,采用带有扰流板和棱纹仿生结构有显著的减阻增稳效果,最大减阻率为2.59%,升力系数下降幅度在55%以上。     

汽车底部复杂流场的主动和被动控制减阻方法研究

针对汽车底部复杂流场结构存在的问题及其对汽车燃油经济性的影响,以降低气动阻力为目标,采用计算流体动力学方法研究了侧风工况下汽车底部复杂流场的主动和被动控制减阻方法,设计了阻流板、侧裙、底部抽吸控制槽和尾部气流喷射控制槽4种减阻方案,分析了各方案对气动阻力的影响和减阻机理。研究结果表明,减阻效果与横摆角、阻流板高度、侧裙高度、底部控制槽抽吸速度和尾部控制槽气流喷射的速度与角度有关,4种减阻方案的气动阻力最大降幅分别为9.4%,10.4%,13.5%和4.7%。在实际使用过程中,宜根据汽车运行环境采用动态控制方法,以达到最优减阻效果。汽车模型风洞实验验证了本文中数值计算方法的准确性,研究结果可为汽车设计提供参考。     

带有减阻增稳仿生结构的车辆空气动力学特性仿真研究

本文中采用CFD数值模拟的方法,研究仿生结构对某轿车空气动力学特性的影响。先对原车进行不同行驶速度下风阻系数的仿真计算,并通过风洞试验来验证数值模拟的有效性。再在原车的尾部加装扰流板和采用非光滑棱纹仿生结构,并进行不同行驶速度下的车辆气动特性仿真。结果表明,棱纹形态的仿生表面能够延迟气流分离,较好地梳理了尾部气流;在高速行驶时,采用带有扰流板和棱纹仿生结构有显著的减阻增稳效果,最大减阻率为2.59%,升力系数下降幅度在55%以上。     

厢式货车气动减阻装置的减阻效果研究

为降低某厢式货车的气动阻力系数,设计了不同形状的仿生导流罩、尾部减阻装置和仿生非光滑表面结构,分析不同单一减阻装置对整车风阻系数的影响,详细探讨了不同单一减阻装置的减阻机理。最后研究了不同单一减阻装置同时加装在同一货车模型的综合减阻效果。结果表明:仿生导流罩的减阻效果要好于传统导流罩,随着导流罩侧裙延伸长度的增加,货车整车阻力系数逐渐变小。当底部导流板倾角θ=45°时模型的阻力系数获得最小值。基于生物表面仿生减阻理论在货车侧面布置半球面凹坑和半椭球面凹坑均具有较好的减阻效果。复合减阻装置货车模型的最大减阻率达22.7%。     

斜拉索涡激振动的被动自吸吹气流动控制

圆形斜拉索长细比大、阻尼及刚度小，因而其经常发生风致振动，尤其是涡激振动。涡激振动是一种限幅振动，其发生风速较低，因而斜拉索经常发生涡激振动现象，为此提出一种被动自吸吹气流动控制措施来抑制斜拉索涡激振动。通过节段模型气弹试验得到，被动吸吹气控制方法在套环间距适当下使得斜拉索涡激振动区间变窄，甚至可以完全抑制其发生涡激振动。通过分析斜拉索节段模型表面压力分布，得到被动自吸吹气能大幅度降低压力脉动值和脉动风荷载；且模型背风面的平均压力值的平台区也有所提升，表明平均阻力也有所减小。频谱分析表明：此控制方法改变了旋涡脱落模式及脱落强度。最后由尾流速度剖面可得，被动吸吹气流动控制方法缩小了模型尾流区宽度，尾流中的速度脉动也极大降低。折算风速为5.99时，对尾流速度时程做频谱分析可得，吸吹气控制方法能抑制住无控圆柱模型尾流中周期性交替脱落的旋涡。套环控制方法应用于三维柔性索性索模型上，能极大地降低柔性斜拉索的前三阶涡激振动幅值，同时发现套环间距越小，控制效果越强。     

小孔直径对厢体表面气膜减阻效果的影响研究

本文中旨在探讨在采用表面气膜减阻方法时,不同小孔直径对厢体表面气膜减阻效果的影响。首先,通过CFD仿真定性分析小孔直径对厢体表面气流分布的影响,发现随着小孔直径的增大,厢体表面气流分布的扩散现象愈加明显。然后,在可变风速测阻装置中,以表面无喷气小孔的厢体模型作为对照模型,分别对具有5种不同小孔直径的厢体模型进行风阻测试,结果表明,仿真结果与实验结果基本吻合,气膜减阻效果随着小孔直径的增大而增强。为气膜减阻在厢体表面减阻中的实际应用提供参考。     

平板断面风致振动的流场驱动机理分析

应用粒子图像测速技术分析了平板断面颤振过程中尾部旋涡变化过程,采用相位平均的方法研究模型周期性振动与旋涡规律性演化之间的关系。当风速低于颤振临界风速时模型尾部旋涡尺度较小,结构振动幅度较小,当风速接近颤振临界风速时尾部旋涡经历了能量从小涡向大涡的传递过程后由能量较大的旋涡控制结构振动,结构振幅明显增加,直到模型振动发散。结合计算流体动力学的数值模拟方法获得颤振时刻模型表面的压力场,采用本征正交分解技术分析模型表面压力的模态特征函数,并根据分析结果对模型表面进行合理分区,利用分块分析的思想研究颤振过程中气流能量输入特点。结果表明：在颤振过程中模型表面波动压力的主控成分向迎风端风嘴漂移;主控波动压力的漂移造成模型通过迎风端风嘴从气流中吸收大量的能量,在一个完整振动周期内,气流输入到振动系统的能量不断增加,而造成结构稳定性的丧失。     

MIRA快背式模型主动减阻研究

参考被动减阻的机理,在MIRA车身的几个位置设置射流口实现射流吹气,以达到降低模型迎风面压力或增大背风面压力的目的。对比MIRA原模型瞬态仿真与试验结果,验证了仿真的准确性。对几个射流工况和原模型的瞬态仿真结果进行对比分析。通过阻力系数、表面静压系数和方向涡量的对比,确认了局部射流的减阻效果。最终实现气动阻力系数降低16.3%。     

基于仿生导流罩的厢式货车减阻研究

为降低某厢式货车的气动阻力,设计了6款驾驶室导流罩结构,加在厢式货车模型上进行空气动力特性的数值模拟,得到了货车模型外流场的速度分布、压力分布和湍动能分布等气动特性,详细分析了不同导流罩的减阻机理。在此基础上,通过模仿海豹的头部形状设计了一款仿生导流罩,安装在整车上进行数值模拟,对其减阻性能进行分析。结果表明:先行设计的6款导流罩均具有一定的减阻效果,但模仿海豹头部形状设计的仿生导流罩可大幅度改善驾驶室顶部的流场结构,减阻效果更好,其阻力系数比原始货车模型降低31.1%。     

电场极性对甲烷-空气混合气燃烧特性的影响

为进一步研究电场产生离子风的作用机理,本文通过定容弹试验研究了正、负高压电场对甲烷-空气混合气燃烧特性的影响。结果表明:不论电场的极性如何,火焰传播性状均发生明显变化,电场方向上的火焰传播半径和传播速率增加;同时混合气燃烧压力的升高也明显加快。对于不同极性的电场,负电场对混合气燃烧的影响明显强于正电场。施加电压为12kV时,正、负电场作用下混合气的火焰传播速率峰值分别增加了41.7%和62.3%。压力峰值分别增大了8.5%和12.3%,其出现时刻提前了21.1%和31.8%。     

基于气动附件的重型货车空气动力学减阻研究

为减小重型货车的气动阻力,以实现整车节能减排的目标,基于某平头重型货车气动减阻敏感区域,设计了10种独立的气动减阻附件,利用CFD仿真对气动附件的减阻机理和效果进行了研究。结果表明,10种气动附件皆有减阻效果,其中一种仿生学减阻附件,减阻效果明显,减阻率为15.0%,且要求的安装空间小。最后通过气动附件的优化组合,获得了一种最佳减阻方案,减阻率达27.4%。     

基于尾灯分离特征的SUV减阻方案设计及优化

为了实现某知名品牌SUV减阻的需求,文章采用CFD仿真方法研究了整车尾端的压力分布及流场特性,确定了尾灯造型对流场的耦合作用是导致尾端负压区域过大的主要原因;在该认识的基础上,采取在尾灯表面添加分离特征的方式寻求潜在的减阻方案,并通过风洞试验对上述减阻方案进行了验证和优化。风洞试验结果表明:当尾灯分离特征的相对高度h为5 mm、边界倒角半径R不大于2.5 mm时,减阻效果在兼顾工程可行性的前提下达到最优,其减阻收益ΔC_(d)约为-0.005。此外,该分离特征对尾端流场的稳定性也起到了改善作用。     

尾部结构外形对轿车气动阻力影响的试验研究

对某斜背造型轿车模型分别在基本状态、不同尾部导流片、尾部挡板和尾部下端倾角状态下进行了气动特性的风洞试验研究,获得了不同尾部结构外形对轿车气动阻力的影响规律,为实车减阻装置的应用研究提供了依据和参考。研究结果表明,对于斜背造型的轿车,安装尾部导流片会明显增大气动阻力,气动阻力的最大增加量可达26.41%;安装尾部挡板,气动阻力约有0.65%~3.18%的增加量;在20°的尾部下端倾角范围内,0°尾部下端倾角下的气动阻力最小,随着尾部下端倾角的增大,气动阻力会逐渐增大,相比于0°尾部下端倾角下的气动阻力,最大增加量约为4.93%。     

国产客车模型风洞试验研究

风洞试验是研究汽车动力特性的重要手段,可以为降低燃油消耗、改善行驶性能提供依据。文中对1∶5的客车模型进行了风洞试验研究,得出3种前部形状减阻效果的分析,指出棱角过渡的前部造型边角稍加圆滑可以达到很好的减阻效果。车身表面压力分布的测试结果,可为合理选择发动机冷却进出风口提供依据。     

ZH1105W柴油机燃用生物柴油-柴油-甲醇的性能研究

为了研究生物柴油-柴油-甲醇微乳化燃料在柴油机上的应用,在一台ZH1105W直喷式柴油机上对微乳化燃料的燃烧特性、排放特性及发动机性能进行试验研究。结果表明:1)转速为1 500r/min时,与M0相比,M5与M10在小负荷下燃烧滞后且峰值参数对应曲轴转角滞后,峰值压力和压力升高率基本不变,但峰值放热率较高;大负荷下燃烧基本同时开始且峰值参数对应曲轴转角相同,峰值压力、压力升高率及峰值放热率较高。2)M5和M10的输出功率和扭矩比M0略低。3)在满负荷速度特性下,与M0相比,M5与M10碳烟排放明显降低,CO排放略有降低,NOx和HC排放基本不变。     

基于缸盖振动的柴油机喷油、燃烧信息检测研究

对某V型12缸柴油机缸盖振动燃烧段信号进行分析,研究了针阀落座、缸内爆发响应信号的时域特点及频域特点.利用数字积分法由加速度信号获得速度信号,通过峰值速度表征最大压力升高率,峰值速度位置表征最大压力升高率出现时刻,峰值前拐点位置表征燃烧始点.利用动态双阈值进行针阀落座信号时间检验,落座信号开始点表征落座时刻,峰值加速度...     

SWMM模型在海绵城市建设径流控制模拟中的应用

针对海绵城市建设径流控制需求,利用SWMM模型模拟海绵城市建设措施在径流控制中的作用,分析不同控制单元的出水量、峰值流量和峰现时间,评估低影响开发措施布置下的片区径流控制效果。结果显示,低影响开发措施布置有效缓解雨水管网排水压力,多数出水口出水量小于对应调蓄湿塘容积,实现径流控制要求。各控制单元峰值流量削减比例在82.15%～88.63%,峰现时间延长6～17 min,有利于研究区雨洪资源回用,补充地下水并减小区域洪涝风险。     

柴油机振动速度特征参数与供油提前角异常故障关系研究

采用数值模拟和试验研究相结合的方法对振动速度特征参数与供油提前角异常故障的关系进行了研究。基于已验证的195柴油机有限元模型模拟并提取了不同供油提前角下的振动速度特征参数,模拟结果表明,随供油提前角的增大,描述燃烧始点、峰值压力出现时刻及最大压力升高率出现时刻的振动速度特征参数减小,描述峰值压力及最大压力升高率的振动速度幅值特征参数增大,描述平均指示压力(IMEP)的特征参数变化规律不明显。以1110和295柴油机为试验验证对象,测量并提取了不同工况下的振动速度特征参数,结果表明振动速度特征参数随供油提前角的变化规律和理论分析结果一致。     

涡轮增压器压气机的气动噪声源特性研究

基于雷诺平均纳维-斯托克斯方程与Realizableκ-ε双方程湍流模型,利用CFD软件建立了某大型涡轮增压器离心式压气机内部气体的可压缩流动仿真模型。分析了不同工况下压气机内部气流的速度、压力等流动特性,利用宽带噪声模型对压气机进行了气动噪声源数值研究。结果表明,叶轮区域是压气机的主要气动噪声源;压气机内扰动强度和叶轮转速是气动噪声声功率的主要影响因素;宽带噪声与湍流强度的分布趋势一致。研究结果对分析压气机的气动噪声源产生机理及其控制具有参考价值。