汽车模型低速风洞试验的研究

首先阐述汽车模型风洞试验的理论依据。然后，介绍风洞试验的设备及地板模拟技术。最后，对低速风洞中汽车模型的测力试验、表面压强分布测量试验及流态显示试验进行了探讨。     

厢式载货汽车模型风洞试验技术的研究

风洞试验是进行汽车空气动力学研究的重要手段，介绍了试验数据系统，论述了用小型航空风洞进行厢式载货汽车模型试验时雷诺数，堵塞比，模拟地板等重要技术问题，给出厢式载货汽车改善气动阻力特性的试验结果。     

新概念汽车模型风洞试验研究

用模型风洞对新概念车在不同横摆角下纵对称面上压力系数、整车气动力和气动力矩的变化以及纵对称面尾部流态分布进行了试验研究。通过和同等试验条件下典型汽车的气动性能对比,由于新概念车良好的外部流线,其气动性能明显优于典型汽车。     

TJ-2风洞汽车模型试验的修正方法

讨论了同济大学TJ-2风洞汽车模型试验的修正方法，通过MIRA标准模型组和桑塔纳2000轿车1/4模型的气动力比较试验，建立了TJ-2风洞汽车模型试验的修正程序，比较试验分别在TJ-2和德国斯图加特大学TVK汽车模型风洞中实验，试验分析数据相比，两者之间修正后的阻力系数误差在0.006以内。比较试验结果证明了TJ-2风洞汽车模型试验测量的可靠性和修正方法的适用性。     

汽车模型风洞试验方法研究

汽车模型风洞试验是汽车开发过程的一项重要手段。本文就汽车模型风洞试验的条件，方法及现阶段模型风洞 汽车开发中的作用等进行了分析。     

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。     

斜向风作用下倒梯形桁梁桥气动力参数研究

为研究气动力参数对倒梯形断面公铁两用桁梁桥在斜向风作用下气动特性的影响,采用2种不同断面尺寸的倒梯形断面桁梁模型,针对成桥状态与施工状态,在大范围风偏角(0°~180°)与不同风攻角来流条件多种组合工况下进行风洞试验,测量其五分力系数,并将试验值与传统斜向风分解理论结果进行对比。试验结果表明:横桥向力系数最大值均发生在风偏角为15°左右时,顺桥向力系数最大值发生在风偏角为60°左右时;对于此类断面桁梁桥,横桥向风致响应计算时,横桥向来风时不一定是最不利来流,且顺桥向力不能忽略。对比风洞试验结果与斜向风分解理论表明,两者得出的顺桥向力系数与横桥向力系数的比值有一定的偏差。     

抽吸系统对汽车风洞试验的影响及优化

为了通过优化风洞抽吸系统参数来改善抽吸效果从而提高汽车模型风洞流场品质,利用风洞试验数据与计算流体动力学仿真方法建立抽吸系统的Kriging近似模型,采用非支配排序遗传算法对抽吸系统参数进行多目标优化,对比分析参数优化前后抽吸系统对MIRA阶梯背模型风洞试验结果所造成的影响,从风洞附面层厚度、模型尾流结构、模型外部压力的变化3个方面探讨了抽吸参数差异引起流场变化的物理机制。结果表明:参数优化后风洞抽吸系统的抽吸效果得到增强,地面附面层厚度减小导致模型底部气流速度增大,尾部负压区增大导致阻力增大,底部前端负压区增大和行李舱盖上方正压区增大导致升力减小。     

客车静态和动态侧倾稳定性判别方法对比研究

建立了某款客车侧向、横摆和侧倾的3自由度动力学数学模型,进行了该客车的静态稳定性因子和静态侧翻稳定角的计算,以及动态鱼钩试验和双移线试验的仿真对比。结果表明,静态工况下计算得出的客车所能达到的车辆侧向加速度要比动态工况下的大,客车在极限工况下容易发生侧滑或横摆失稳,发生绊倒侧翻的可能性大于非绊倒侧翻。     

引入悬架K&C参数二自由度模型的建立及验证

横摆角速度是影响操纵稳定性的重要因素。在汽车行驶过程中，给其施加角阶跃输入，分析横摆角速度响应是评价汽车操纵稳定性的重要方法。文章简化汽车模型，利用牛顿第二定律建立经典二自由度线性模型及引入K&C参数的数学模型。输入整车参数、K&C试验参数，将两模型MATLAB横摆角速度响应结果与Carsim仿真结果进行对比，验证模型的可靠性，可利用二自由度模型快速获取车辆操纵稳定性的大致情况。     

车架弯扭组合台架疲劳试验仿真

为考虑商用车车架总成在用户使用中受扭转时的工况,台架试验引入了车架轴间扭转角参数。利用车架轴间扭转角度加载就可以利用室内车架疲劳试验台架尽可能的模拟车架的实际工况。然而在试验过程中发现,台架试验与CAE分析模型简化上的差异,导致结果出现较大的差异。本文为提高仿真的精度,建立了尽可能与试验模型一致的仿真模型。在建立台架仿真的模型时,考虑前后悬连接方式对车架的影响,在需要特别关注的部位设置了接触,同时考虑了结构的几何非线性和材料的塑性性能。利用Abaqus有限元软件完成了车架仿台架扭转分析,得到了结构的应力分布,然后将应力结果导入到疲劳软件,计算出结构的损伤和寿命。得到结果与台架试验结果吻合,一致性较高。     

基于风洞试验的桥梁行车安全分析研究

强风环境下桥上行驶车辆受风荷载影响发生侧翻、侧滑、横摆、剧烈晃动等事件频繁发生,严重影响车辆行驶的安全性、舒适性和通行效率。车辆气动力特性参数是影响行车安全的直接因素和重要指标,已有学者针对性地开展了研究工作。然而,既有研究成果主要以地面车辆和大跨度桥上车辆的气动力特性为主,少有文献考虑常规跨度桥梁及其附属结构对桥上车辆气动力特性的影响。因此,以某山区高墩组合梁桥和桥上厢式货车为研究对象,设计制作几何缩尺比为1∶15的桥梁和车辆刚性测压模型,开展系列风洞试验,研究车桥组合典型工况下厢式货车的气动力系数,并分析行车位置对车辆气动力特性及行车安全的影响,基于准静态理论和静力分析方法判断车辆侧翻和侧滑的临界风速。     

电控电动式四轮转向系统开发与应用

对三轴汽车四轮转向进行了研究,推导了其线性二自由度四轮转向汽车模型和稳态横摆角速度增益,通过稳态计算和优化,结果表明,只要将各轴间距合理布置、前后轮转向角比例控制合理设计,也能达到较优的转向性能。     

汽车气动升力风洞试验值的修正方法

分别采用数值模拟和风洞试验,研究汽车风洞移动带产生的附加升力,获得前后轮移动带静压系数和附加升力系数的数值模拟和试验结果。接着通过对静止和运动工况移动带静压系数变化的数值模拟,发现由静止工况变为运动工况后,前轮带的附加升力系数仅增加0郾004,而后轮带增加0郾008。结合静止工况的试验数据和静止与运动工况的数值模拟结果,给出了运动工况汽车风洞气动升力系数的修正公式,从而可获得被测车辆的真实升力系数。     

侧风状态下轿车气动特性数值模拟方法的研究

采用3种不同方法,利用计算流体力学软件FLUENT对侧风状态下轿车的气动特性进行了数值模拟,得到了不同侧风状态下轿车气动阻力系数和侧力系数随横摆角而变化的曲线。讨论了不同方法的优缺点并将模拟结果与风洞实验进行对比,结果表明采用合适的数值模拟方法可省时省力地获得接近于实验的结果。     

汽车风洞试验中的雷诺数、阻塞和边界层效应问题综述

对汽车风洞试验中的雷诺数、阻塞和边界层效应进行了分析并得出若干结论:首先,采用缩比模型时,雷诺数将对气动力测量产生影响,雷诺数过低通常会使阻力系数测量值偏大约1%～2%,而更低的局部雷诺数甚至会改变局部气流特性;其次,有限的风洞尺寸必然产生阻塞效应,它影响气动力和试验参考风速的测量,但可以通过适当的经验方法和合理的标定程序进行修正;最后,风洞固定地板产生的边界层会干扰车辆底部和车轮附近的气流.如果没有任何边界层控制措施,气动阻力测量值会偏小,而升力测量值偏大;且底盘越低误差越大,因此须采取合理的控制方案以降低边界层对气动力测量的影响.     

考虑波面影响的海上栈桥构件气动特性试验研究

为研究海上栈桥构件在波面影响下的气动特性,现通过进行考虑波浪面气动干扰作用下,栈桥构件风洞测压试验,得到了栈桥构件在不同波浪条件下的气动力系数影响规律。试验结果表明:平行短边传播波浪对结构气动力系数影响大于平行长边传播波浪,且位于平行短边传播波浪的背风侧波腰时,波面气动干扰会使阻力、升力及扭矩系数均降低;平行短边传播波浪在90°风向角位置,对阻力系数的降低作用由波峰到波谷依次增强,在波峰处的部分风向角中,气动力系数较无波浪有所增大。     

基于线性变参数实时简化模型的重型半挂车稳定性控制策略

为实现重型半挂车各工况稳定性精准最优控制,提出了基于线性变参数实时简化模型的重型半挂车稳定性控制策略。该控制策略基于制动系统,采用分层控制方式,运用线性二次型调节器(LQR)方法,选择多个车辆状态为反馈状态,以实现重型半挂车横摆、折叠和侧倾稳定性综合控制;应用遗传粒子群算法,设计综合提高横摆、折叠和侧倾稳定性的优化目标函数,优化控制策略权重系数,以实现重型半挂车各工况稳定性最优控制;最后搭建硬件在环试验台并进行了台架试验。结果表明:采用所提出的控制策略后,牵引车质心侧偏角、牵引车横摆角速度、挂车质心侧偏角和挂车横摆角速度最大值分别改善了38.6%、13.8%、15.8%、8.4%,铰接角最大值改善了5.1%,牵引车侧向加速度、牵引车侧倾角、挂车侧向加速度、挂车侧倾角最大值分别改善了10.4%、15.4%、10.8%、17.7%,表明所设计的控制策略综合提高了重型半挂车普通工况的横摆、折叠和侧倾稳定性,并且实现了极限工况侧翻精准控制,从而避免重型半挂车侧翻。     

商用车电液耦合转向系统主动回正控制研究

针对装有传统液压助力转向系统的商用车在回正过程中存在低速回正不足或高速回正过度的问题,综合考虑载荷转移、路面条件和轮胎非线性等对回正工况的影响,基于电液耦合转向系统,设计一种车辆质心侧偏角和横摆角速度联合控制的非线性滑模控制器。针对控制算法部分状态量难以获取和影响车辆回正稳定性的路面附着系数难以直接测量的问题,利用UKF观测器为滑模控制器动态估计车辆状态信息和路面附着系数,并将质心侧偏角的观测值和横摆角速度与其期望值之差作为控制系统输入,来求取回正控制所需的转角修正量。最后通过TruckSim、Matlab/Simulink和转向试验台架对不同工况下的转向回正性能进行仿真和台架试验,结果表明,所提出的主动回正控制策略可有效提高转向盘回正的稳定性和控制精准性。     

基于轮胎非线性的制动力补偿策略分析

以刚体动力学为基础,考虑轮胎非线性对行驶稳定性的影响,分析了轮胎力对车辆横摆运动的影响,并针对客车紧急避障工况进行Carsim-Simulink联合仿真,同时以横摆角速度、侧倾角为评价指标对不同的制动力补偿策略进行比较分析,最后提出了最优的制动力补偿策略。