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%。     

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%。     

Aerodynamic Drag Optimization for a Container Truck in Crosswind Based on Surrogate Model

为降低集装箱载货车在侧风作用下的燃油消耗量,对其导流罩进行优化.以最小化气动阻力为目标,导流罩的4个尺寸参数宽W、长L、高H和角度α为设计变量,采用最优拉丁方试验设计选取30个样本点,基于Kriging模型建立了代理模型进行优化.同时根据优化结果加工试验模型,通过风洞试验验证了优化方法的可行性,表明代理模型可很好地取代实际的仿真过程以进行优化,与初始导流罩相比,安装优化导流罩的集装箱载货车在侧风作用下的阻力系数最大可降低11.5％.     

侧风下半挂货车侧移特性的分析与优化

为提高某带导流罩的半挂货车侧风作用下的行驶安全性,首先采用CFD与多体动力学软件,对高速行驶的半挂货车侧风作用下的侧移特性进行了分析;然后以导流罩为对象,采用优化拉丁超立方方法进行试验设计;最后基于Kriging模型建立了代理模型,并以此为基础,利用多岛遗传算法进行优化.结果表明,与安装初始导流罩的半挂货车相比,安装优化导流罩后的半挂货车在侧风作用下的侧向位移最大约降低了10％.     

框架式货车驾驶室开发研究

根据已有钣金结构驾驶室模型建立了同尺寸驾驶室拓扑优化的基结构,以质量为约束,以加权柔顺度最小为目标,对其进行多工况拓扑优化.根据拓扑优化结果,采用矩形截面杆件构建框架式驾驶室,并应用正交试验方法合理选取矩形截面杆件的截面尺寸,为货车驾驶室的开发提出了一种全新的设计方法.     

张靖皋长江大桥南航道桥主桥塔静气动力系数研究

张靖皋长江大桥南航道桥主桥塔塔高超过300 m,采用倒角矩形截面设计，风荷载效应突出。为对该桥塔气动性能进行精细分析，采用缩尺比为1∶100的分段刚性模型进行风洞测力试验，研究桥塔各段静气动力系数随风偏角的变化规律，并分析塔柱间的遮挡效应和横梁对静气动力系数的影响，结果表明，主塔上、中、下3段最大阻力系数为1.125,最大升力系数为1.329,塔柱间的遮挡效应在风偏角0°～20°时对阻力系数影响较大，横梁对塔柱升力系数和扭矩系数影响较大。研究成果对300 m级超高桥塔设计具有一定的参考意义。     

基于RSM的类车体气动阻力全局造型优化

全局优化减阻已成为汽车车身造型设计的必然趋势。为探索轿车车身造型气动因子控制的减阻效果,获得车身减阻全局优化方法,文中以某实车简化后的类车体为优化原型,选取6个气动因子作为设计变量,应用响应曲面法（RSM）对类车体进行全局气动阻力造型优化。结果显示,全局优化较局部优化更能体现设计因子对气动阻力系数的效应;对因子间的相关性分析论证了传统局部气动造型方法收敛于局部最优解的局限性;RSM法应用于车身全局减阻优化具有高效性,优化后的类车体更加流线化,整套方法可为汽车车身前期的气动优化提供借鉴。     

驾驶室弹性对某轻卡平顺性影响的仿真分析

以某型货车为研究对象,利用有限元方法和虚拟样机技术建立了整车的刚体模型和考虑驾驶室弹性的刚柔耦合模型。在随机路面下,在驾驶室橡胶悬置和半浮式悬置两种情况下,针对驾驶室弹性对驾驶员座椅底板处加速度功率谱密度曲线以及加权加速度均方根值的影响,做了整车的行驶平顺性仿真分析,并根据相关标准,对两种模型做了分析比较。结果表明:驾驶室弹性对整车平顺性有一定影响,为整车平顺性的进一步研究以及驾驶室的设计提供相关参考。     

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。     

以安全性为主要目标的重型货车驾驶室轻量化设计研究

在保证某重型货车驾驶室安全性的前提下,进行轻量化设计研究.首先建立驾驶室有限元模型,根据商用车ECE R29法规,对驾驶室进行项压、前压、后压工况的仿真分析,得到驾驶室的应力分布和变形情况.在此基础上,基于上述3种工况进行灵敏度分析,确定可进行优化的驾驶室零件.再对优化后的驾驶室进行仿真分析,并对分析结果进行了试验验证...     

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。     

货车驾驶室悬置系统性能参数优化设计

以某货车驾驶室悬置系统为研究对象,为改善其隔振性能,对其性能参数进行优化设计。首先采用参数辨识和曲线拟合的方法,用等效刚度系数和等效阻尼比系数修正弹性元件设计参数,获取准确的等效仿真模型。其次,采用DOE试验方法,对影响模态频率的弹性性能参数和尺寸性能参数进行了灵敏度分析。最后,对影响隔振性能的主因进行优化设计并进行试验验证,试验结果表明,平顺性提高了20%,说明此方法对改善模型的准确性和优化驾驶室悬置系统合理有效,具有工程应用价值。     

计及导向摆臂约束的重型货车驾驶室俯仰平面动力学模型

传统的重型货车驾驶室俯仰平面动力学模型没有考虑悬置导向机构的影响,仅能粗略计算驾驶室垂向和俯仰响应,无法计算驾驶室质心的纵向振动特性,因而其仿真精度较低,且在实际工程应用中受到了限制。为提高模型精度并拓宽其工程应用范围,创建了考虑导向摆臂约束作用的驾驶室俯仰平面动力学模型,分析了摆臂导向机构的约束特性。在此基础上,通过道路试验,对所建模型进行了验证。结果表明,所建模型的仿真精度更高,工程应用范围更广,它能有效复现驾驶室系统的真实动力学响应。而且,该模型不仅可用于驾驶室垂向、俯仰和纵向振动响应特性的分析,还可用于考虑驾驶室纵向振动舒适性的悬置控制策略的开发,以及导向摆臂摆角、减振器摆角和驾驶室悬置系统其它动力学参数的估计等。     

商用车驾驶室悬置系统横向稳定杆简化模型及整车平顺性仿真分析

研究了驾驶室悬置系统平顺性分析中横向稳定杆的简化建模方法,提出用螺旋弹簧等效替代横向稳定杆的弯扭弹性特性;在考虑横向稳定杆作用的前提下建立全浮式驾驶室商用车悬置系统平顺性分析的整车参数化模型,并针对典型车辆进行仿真,对仿真结果采用滤波网络加权方法进行综合评价.     

多轴混合动力特种车辆空气动力学特性分析与改进设计

建立某多轴混合动力特种车辆整车外流场仿真模型,采用计算流体力学方法分析整车外流场特性。根据分析结果对驾驶室进气格栅、驾驶室与货箱之间的上部连接、驾驶室下部进风口三个部位进行优化设计。在优化设计过程中,特别关注提升各车桥分布式驱动电机的散热效果,并根据局部外流场特性确定车桥处的电机风扇朝向布置。结果表明,优化后的整车风阻系数降低了6.4%,各车桥均可通过底盘底部的气流分支进行良好冷却,确保满足驱动电机的散热需求。     

某SUV底盘空气动力性能优化研究

汽车底盘空气动力性能优化对降低整车空气阻力和升力有重要影响,针对底盘区域进行空气动力性能优化设计是提升整车动力经济性的重要途径。针对某款运动型多用途汽车（Sport Utility Vehicle,SUV）开展整车外流场计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）仿真分析,对比了Realizable k-ε和SST k-ω两种湍流模型仿真精度,选用Realizable k-ε湍流模型进行底盘空气动力学方案设计。结合该SUV底盘特征及仿真流场分析结果,在尽可能降低整车成本的前提下,设计前保险杠下部阻风板、前轮挡板斜梯、副车架后部导流板、底盘中部护板以及尾部消音器造型优化共5种空气动力学方案,并进行了实车风洞试验验证。结果表明,5种方案对整车空气阻力性能提升均有不同程度的贡献,其中尾部消音器造型优化减阻效果明显,实车空气阻力系数降低2.99%;综合采用5种底盘空气动力学方案后空气阻力系数共降低5.16%,升力系数降低21.00%,有效实现节能降阻,并有助于提高整车行驶稳定性。     

分体式箱型主梁抗风性能与气动外形优化研究

以某中承式钢拱桥为依托工程,针对分体式箱型主梁的抗风性能与气动外形进行优化研究.基于流体计算软件(CFD),计算主梁截面在-6°、-3°、0°、3°和6°风攻角下的阻力系数;同时,为改善主梁截面的气动外形,研究增加0.1H～0.25H的中央上稳定板、下稳定板、导流板和不同方案组合下主梁的抗风性能,结果表明:在-6°～3°风攻角范围内,随着中央上稳定板高度的增加,主梁截面的阻力系数随之增加;在3°～6°风攻角范围内,随着中央稳定高度的增加,主梁的阻力系数开始减小;在-6°～6°风攻角下,增设不同高度的下稳定板后,主梁阻力系数的变化趋势基本一致;同时,随着下稳定板高度的增加,主梁的阻力系数随之增加;增设导流板后主梁的阻力系数减小4.63％～19.75％;同时增设中央上稳定板和下稳定板不能有效降低主梁的阻力系数;同时增设导流板和上稳定板,主梁的阻力系数减小3.17％～88.59％;同时增设导流板和下稳定板,主梁的阻力系数减小2.64％～74.23％.     

基于近似模型的集装箱半挂车导流罩的形状优化

探讨了一种结合CAD、CFD软件和近似模型的集装箱半挂车导流罩形状优化方法.为了减少集装箱半挂车的燃油消耗量,以最高车速30m/s行驶下集装箱半挂车的阻力系数最小为目标,以描述导流罩形状的4个参数height、length、radius和stretch为设计变量,对导流罩进行优化.结果表明近似模型方法能很好地取代实际的仿真过程进行优化,导流罩优化后集装箱半挂车的阻力系数降低了9.73%.     

黄河壶口大桥最大双悬臂施工状态风洞试验研究

为研究大跨高墩连续刚构桥在最大双悬臂状态下的抗风性能,以黄河壶口大桥为工程背景,应用有限元数值分析方法,分析了结构的动力特性;并设计、制作气弹模型,对其进行风洞试验研究,考虑了风场类型、风偏角和阻尼比等参数的影响.结果表明:在自然风场条件下,结构最大双悬臂施工状态时,发生涡激共振和驰振的可能性很小;紊流场对应的结构振幅明显大于均匀流场的结构振幅;90°风偏角对应的3个方向振幅均最大;上游桥对下游桥有一定的遮挡效应;增大结构阻尼比能够明显地抑制结构的风致振动振幅.     

开孔开槽交通标志板风荷载风洞试验（双语出版）

为了研究局部开孔或开槽等措施对减小交通标志板风荷载的影响效果,设计了可以实现多种开孔开槽方式的标志板试验模型。通过刚性模型测压风洞试验,得到16种不同开孔、开槽方式下的非均匀开孔板表面风压数据,获得不同工况下板表面的平均风压分布特性,分析单排孔位置、单列孔位置、多排多列孔位置及单槽双槽等因素对交通标志板表面平均风压分布、阻力系数和扭矩系数的影响规律,进一步分析各工况下板平均阻力系数随孔隙率的变化规律,以及扭矩系数随风向角的变化规律。研究结果表明：风向角为0°~45°时,板的阻力系数变化很小,风向角为45°~90°时,板的阻力系数呈线性减小;0°风向角下,开孔或开槽板迎风面风压系数基本不变,背风面孔或槽附近平均风压系数幅值增大;当孔隙率小于5%时,板阻力系数对孔隙率、孔位置和开槽数量均不敏感,标志板风荷载减少的主要原因在于受风净面积的减少;孔隙率较大时,减小板阻力系数的效果相对明显;给出了非均匀开孔情况下,板阻力系数与孔隙率的建议公式;板在45°斜风向下产生最大扭矩系数,开孔或开槽都能够显著减小斜风向下绕板竖向中心轴和边缘竖轴的平均扭矩系数,其中45°风向角时影响更为显著;孔隙率较大时,扭矩系数减小效应更为显著。