点燃式发动机火花塞附近湍流运动规律的研究

在一台倒拖发动机上,用热线风速仪测定了火花塞附近的气流运动情况,分析了发动机转速、节气门开度和气门升程对湍流参数的影响。结果表明,在压缩中后期,火花塞跳火间隙处气流的平均速度、湍流强度与转速成正比。对于结构一定的发动机,在压缩后期,湍流标尺只与转速有关。在一定范围内减小气门升程,湍流标尺减小。     

大跨桥梁实测湍流风场的大涡模拟

为实现在大涡模拟(LES)中准确评估强风湍流对大跨桥梁的作用,关键难点在于生成符合桥梁真实强风特性的入口湍流。为此应用了一种新的规则化波矢量随机流生成方法PRFG³(Prescribed-wavevector Random Flow Generator),该方法遵守连续性方程和泰勒假设,可准确模拟目标湍流的脉动风谱、湍流度和湍流积分尺度等风特性参数。首先利用西堠门大桥结构健康监测系统(SHMS)2016年内采集的风速数据,选取了该桥址区10 min时距平均风速较大但风特性不同的2个强风样本,分析得到相应的强风特性参数;然后采用PRFG³方法合成了符合上述2个实测强风特性的均质各向异性湍流,同时为验证该方法用于主梁节段模型LES入口湍流的适用性,还模拟了缩尺比为1∶50的强风湍流场,并基于OPENFOAM平台,将3类风场赋予LES入口进行了数值计算;最后将LES流场中多个监测点的湍流特性与实测结果进行了对比。研究结果表明：2个实测风场在顺风向、横风向、竖风向的脉动风谱均与Von Kármán谱接近,顺风向湍流积分尺度最大约为192 m,各脉动风分量近似符合正态分布;PRFG³方法产生的入口湍流在LES计算域内能正确传输,模拟的3类风场均有较好的均匀性,脉动风分量在各方向上的功率谱、湍流度和所有的9个湍流积分尺度均与相应的实测值吻合较好。相关湍流合成方法及LES设置可为大跨桥梁在实测强风湍流下的数值模拟研究提供参考。     

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。     

一种新型汽车馈能减振器的结构设计与特性分析

简述了馈能减振器结构与工作原理及其主要零部件的选型方法.采用SIMULINK软件建立了馈能减振器模型,并进行了阻尼特性、示功特性和馈能特性分析.仿真结果表明,馈能减振器的阻尼系数可通过串联不同电阻值的负载而进行改变,阻值越小,阻尼系数越大;在相同振幅不同频率的路面位移激励作用下,随着激励频率的增加,馈能减振器相对位移和最大阻尼力随之增大;减振器压缩速度越大,电机转速越快,输出电压越高.     

湍流DSRFG与LES风场沿计算域流向变化的影响因素

为生成满足桥梁风工程大涡模拟（LES）要求的入口湍流风场，以丹麦大带桥桥址风特性为例，采用离散再合成的随机流动生成（DSRFG）方法合成了满足目标湍流度、积分尺度、脉动风速谱及空间相关性等参数的各向异性湍流；讨论了DSRFG方法在生成湍流风场上关键参数的合理取值；基于Fluent平台，通过自主开发的用户自定义函数（UDF）程序将生成的湍流风场赋给大涡模拟的入口边界，基于LES研究了不同网格尺寸和时间步长取值，入口湍流风场在计算域流向的变化规律。研究结果表明：DSRFG方法能生成满足桥梁LES模拟要求的指定湍流特性风场，产生的风场风谱和速度分量统计值与目标值吻合较好；入口湍流风场特性在计算域流向有较好的维持，脉动风谱在低频段与目标谱吻合较好，高频段出现一定衰减，而衰减起始频率随网格尺寸和时间步长的减小而增大。最后拟合了网格尺寸与脉动风谱衰减起始频率的关系曲线，建议了LES合适的网格尺寸和时间步大小，相关研究结果可为湍流风场模拟和桥梁风工程大涡模拟提供重要参考。     

燃料电池轿车驱动电机电磁噪声的实验研究

为研究燃料电池轿车驱动电机的电磁噪声,在调查了燃料电池轿车驱动电机的类型、功率和转矩等参数的基础上,选择感应电机为对象,测得了电机不同输入电压和转速下的电磁噪声频谱图,并进行对比分析.结果表明,在选定频率范围内,输入电压和转速对电机电磁噪声的均值和峰值均有影响,为采取降低燃料电池轿车驱动电机电磁噪声的措施提供了依据.     

电动汽车再生制动系统电机转速测量研究

再生制动系统能够提高能量利用率,在电动汽车上配置再生制动系统能够提高电动汽车的续驶里程。再生制动过程中控制系统需要获取电机转速信号,判断电机馈电电压的大小,选择采取升压或者降压再生制动模式,因此获取精确的电机转速信号有助于对再生制动过程进行准确的控制。在分析电机霍尔位置信号特性以及转速测量误差产生原因的基础上,提出了以电机霍尔位置信号组成的与方波信号为电机转速测量信号,采用1.5T测速并进行四采样点滑动平均滤波的方法,以提高电机转速测量的精度。设计了以ATMage16单片机为核心的电机转速测量系统硬件电路和软件系统,以实现电机转速信号的采集处理。理论分析和试验结果表明,所提出的电机转速测量方法和设计的电机转速测量系统能实现设计功能,满足电动汽车再生制动控制系统的要求。     

新能源车电机负载工况振动噪声试验研究

新能源车驱动电机作为整车的主要振动噪声源之一,电机本身的振动噪声水平需要在整车开发前期基于台架试验进行评估。基于半消声室中的电机台架,设计制定了电机在不同负载工况下声功率级的测试方法,同时测试电机表面不同部位的振动水平。然后分析了电机声功率级随转速扭矩的分布关系。进一步利用时频分析和阶次分析来识别不同噪声成分的来源,对比了有无负载工况对电机噪声特性的影响。研究表明,电机声功率级整体随转速和扭矩的增大而增大。负载工况的电机主要阶次的电磁噪声是由电机端面辐射产生,低阶次的噪声是由控制器辐射产生。电机无负载时,控制器辐射的低阶次噪声为主要成分。文章的研究结论为电机的结构优化提供了指导方向。     

电动汽车轴向轮毂电机的工作特性

本文针对轴向永磁轮毂电机变负载调速时的传动性能,分析了启动过程中的转矩和转速等启动性能以及启动完成后的磁密、涡流损耗、传动效率等工作性能。首先运用矢量磁位法建立了数学模型,得到气隙磁密、转矩、轴向力和传动效率等工作参数的数学表达式,并运用Matlab软件进行了系统气隙磁密的数值计算;然后利用Magnet软件模拟得到了不同输入转速和不同变负载系数下启动过程的转矩和转速的变化规律,接着分析启动完成后稳定运行时的磁密、涡流损耗和传动效率;最后搭建模拟的轴向磁通轮毂电机实验平台,测量得到了不同输入转速下的转速、转矩和传动效率,验证了理论分析和模拟的正确性。本文研究成果有利于轴向永磁磁通轮毂电机传动性能的研究,对提高轮毂电机工作效率的提高具有重要意义。     

大型车辆冷却风扇数值模拟的研究

运用滑移网格技术,建立了某款大型车辆冷却风扇的模型,对其三维流场进行了数值模拟.其中,采用了基于雷诺平均N-S方程的湍流模型进行流场稳态模拟:用了大涡模拟方法进行流场瞬态模拟.同时,对风扇流场的压力和速度进行分析:究了风扇流量、风扇转速、扇叶数和气动噪声相互之间的关系.     

汽车风洞双车试验来流湍流特征研究

基于自主研发的真实道路来流参数测量系统,对多地区、多场景真实道路行驶来流湍流强度进行了测试,发现车辆道路行驶时来流湍流强度远高于风洞水平,道路平均湍流强度为4%,沿海地区湍流强度最高可达20%,在跟车或超车时湍流强度可达 28%。在汽车风洞内模拟了道路行驶跟车、超车等试验场景,对测试车辆气流环境进行了采集分析。结果表明,跟车和超车时,后车来流湍流强度较高且伴随有速度损失,湍流强度及速度损失大小与前车尺寸和跟车距离有关,湍流强度分布范围为2%～33%,与道路实测相当,且速度损失最大为19%。进一步探究了前车放置角度、风洞风速对后车来流湍流强度的影响规律,建立对后车来流湍流强度定量调节的方法。完成了双车风噪测试,结果表明,风洞内高湍流强度环境车内风噪测试调制频谱结果与道路行驶测试结果相符,车内风噪频谱曲线差异主要集中在小于70 Hz的低频段。     

紊流影响下车-桥系统气动力特性风洞试验

为了研究横风作用下紊流参数对车-桥系统气动力特性的影响，以典型32 m简支梁桥和CRH2列车头车为背景，首先根据阻塞比要求设计几何缩尺比为1：25的桥梁和列车测压试验模型；然后通过在风洞试验段入口处采用"格栅条"被动紊流发生装置，模拟一系列紊流风场；最后开展不同工况下车-桥组合风洞动态测压试验，测试列车和桥梁表面风压，并积分获得列车和桥梁气动力。基于此，分析了双线轨道不同位置下，顺风向紊流度、紊流积分尺度对列车表面风压和车-桥气动力分布的影响规律，并讨论了风攻角对车-桥气动力系数的影响。结果表明：列车表面平均风压系数随紊流度的增加而减小，紊流风场中列车和桥梁气动侧力（阻力）系数均小于均匀流场；紊流度对迎风侧轨道列车的影响更为显著，而对车头气动力特性影响较小，车身侧力（阻力）系数随紊流度增加而显著降低，升力系数和力矩系数随紊流度的变化规律并不显著；桥梁气动力系数对紊流度变化的敏感程度小于列车，其侧力（阻力）系数并非随紊流度的增大而单调减小，升力系数随紊流度增加而增大，力矩系数随紊流度的变化规律并不明显；车-桥气动力系数受紊流积分尺度的影响小于紊流度，桥梁侧力（阻力）系数受影响程度大于升力系数和力矩系数；列车位于背风侧轨道时，车-桥气动力系数随紊流积分尺度变化的敏感程度小于列车位于迎风侧轨道；风攻角和紊流参数对车-桥气动力特性的影响是相互独立的，且受列车路线布置方式影响不大。研究结果为紊流风场下的行车安全性提供了数据和资料。     

Cycle-simulation turbulence modelling of IC engines

Numerical simulations of IC engines are of high interest for automotive engineers worldwide. The simulation models should be as fast as possible, low-computational effort and predictive tool. The correct prediction of turbulence level inside the combustion chamber of spark ignition engines is the most important factor influencing to the engine working cycle. This paper presents a development of the k-ε turbulence model applied to the commercial cycle-simulation software with the high emphasis on the intake part. The validation was performed on two engine geometries with the variation of engine speed and load comparing the cycle-simulation results of the turbulent kinetic energy and in-cylinder temperature with 3-D CFD results. In order to apply the cycle-simulation turbulence model for the simulation of entire engine map, the parameterization model of turbulence constants was proposed. The parameterized turbulence model was optimized using NLPQL optimization algorithm where the single set of turbulence model parameters for each engine was found. A good agreement of the turbulent kinetic energy during the expansion was achieved when the turbulence affects the flame front propagation and combustion rate as well.     

The analysis of amplification and damping of turbulence subjected to a rapid compression–expansion in an engine-like geometry

The dilatation effect on turbulence kinetic energy was analyzed by experiments and calculations for a rapid compression-expansion machine. Theoretical analysis shows that whether turbulence kinetic energy increases or decreases during compression depends on the turbulence characteristic time at the beginning of compression. The turbulent flows were measured under several different initial strengths of turbulence with a hot-wire anemometer and a LDV. Combined theoretical/experimental analyses validate the theoretical finding.     

摩托车消声器降噪的参考思路

多穿孔板的小孔直径与噪声频率紧密相关,小孔直径决定着噪声频谱中的主振频.从消声量公式看出,小孔数量增加、小孔总面积增大和小孔直径减小、穿孔板厚减薄等,肯定利于降噪.因此,对小孔直径、穿孔板厚度都有一定要求.对于摩托车高转速工况噪声不达标问题,完全可以通过改变内接管、插入管及多孔穿孔板小孔的尺寸来解决,以削减掉频谱中的主振频.     

基于MTG的永磁电机启动性能研究

高速永磁电机是MTG发电的关键技术之一，通常采用变频调速的启动方法。高速和高频的特性，决定了高速电机的设计与普通电机有较大的不同。通过建立数学模型，采用仿真的方法可以较准确获得永磁电机的启动性能。     

轮毂电机驱动电动微型车车内噪声道路试验分析

通过道路试验的方法针对四轮轮毂电机驱动电动微型车车内噪声问题进行振源、传递途径以及主要贡献板件识别.分析中分别加速工况、回馈制动工况和匀速行驶工况下车内噪声和结构振动信号进行测量,通过对试验数据时间域、频率域、阶次跟踪分析发现:轮毂电机引起的6阶振动是车身结构振动和车内噪声的振源;不同频率范围内车身各结构板件对车内噪声有不同的影响并进行了相关的分析.试验结果对轮毂电机驱动电动车的进一步开发具有参考价值.     

Actuator optimal placement studies of high-speed power bogie for active hunting stability

ABSTRACT

We put forward three actuator placements of the high-speed train power bogie to improve the train hunting stability. The active control forces act on the frame, between the frame and the motor, and on the motor by the inertial or retractable actuator, respectively, based on the feedback states of vibration velocity of the front and rear end beams. The feedback gains and the motor suspension parameters in different cases are optimised with the two objectives of system stability margin and control effort. The required actuator outputs of the three cases are compared based on the theoretical analysis with a 8 DOF bogie model. The results show that the three control cases can effectively improve the hunting stability, especially at high speed. The active control of motor lateral movement is helpful to increase the dynamic vibration absorbing function of the motor flexible suspension, and the control output is obviously smaller than the other two control cases. In addition, the influence of system delay on stability was analysed and we could use or avoid the effects of delay on the stability.