车轮旋转对汽车流场影响的模拟研究

汽车车轮对汽车空气动力学特性有重要的影响。为了研究车轮旋转对汽车流场的影响,利用CFD方法,采用旋转壁面边界条件模拟汽车车轮旋转。建立了三维不可压缩雷诺平均方程,采用RNG湍流模型,利用二阶迎风差分格式获得控制体积界面上的物理量,应用SIMPLEC算法进行迭代计算．对汽车流场进行模拟仿真,并将结果与车轮静止的情况下进行对比分析。研究结果表明：汽车车轮转动对整车流场有明显的影响,特别是对汽车前后轮周围、汽车侧面和底面有很大的影响：车轮旋转情况下,车轮的上半部分受到的压力明显比静止的时候受到的压力大．但总体上会产生一个向上的气动升力：汽车在车轮旋转情况下,阻力系数和升力系数比车轮静止情况下的低。     

轮胎花纹对整车气动特性影响的等效方法研究

本文基于LBM方法,首先计算了旋转条件下具有详细花纹外形的车轮的气动特性,然后将轮胎花纹简化为纵向沟槽,利用不同表面粗糙度系数值等效详细花纹外形的气动效应,计算旋转条件下的外形简化车轮的瞬态外流场特性。对比分析了两种外形车轮的流场分布特性和气动力发展结果,以及表面粗糙度系数值对气动特性的影响,获得了能够准确反映详细车轮花纹气动效应的表面粗糙度系数值,据此对整车瞬态外流场进行了数值计算,将结果与风洞实验值进行对比,一致性较好并且计算精度较高。该方法确定了较为合理的等效表面粗糙度系数值,对车轮旋转条件下的整车瞬态空气动力特性进行了较为准确的模拟,简化了处理轮胎详细几何的复杂程度,计算效率得到提高。     

不同几何参数车轮的汽车流场数值模拟研究

在以前研究的基础上对单个车轮进行了深入的仿真模拟,增加了对车轮辐板外形的模拟。通过对同一型号的、有不同辐板开孔的车轮进行分组研究发现,车轮几何参数的改变不仅影响车轮局部流动,还影响整个汽车的流场特性。进一步分析流场计算结果表明,车轮周围流场中涡量变化是引起汽车以及车轮气动阻力系数改变的主要原因。     

汽车在环境风洞内流场的数值模拟与实验研究

为研究汽车在环境风洞内的流场特性,建立了环境风洞和整车数值模型,考虑了风洞喷口和收缩段的阻塞效应、边界层抽吸以及实验设施等对汽车流场的干扰效应,对环境风洞内汽车前方、车身和车轮周围、冷却模块以及机舱内的流场进行了数值模拟。对车身表面的静压以及车身周围和车底部的风速等进行测试,通过数值模拟结果与实验结果的对比,表明数值风洞能准确预测汽车在环境风洞内的流场特性。研究结果显示：汽车前端气流的速度分布沿着气流方向发生显著变化,越接近前端冷却模块时风速的均匀性变得越差;汽车底部气流受地面、车底和轮胎旋转等的共同影响呈现规律性的变化,车底风速沿车身纵向先增大后减小。本方法对研究汽车在环境风洞内的热气动性能以及开发数值风洞提供了新的思路和参考。     

汽车底部复杂流场数值模拟

针对汽车底部流场研究的困难，提炼物理数学模型，发展相应数值计算方法；对长安微型汽车外部复杂三维流场进行求解，计算风阻值与道路试验结果符合较好。在此数值计算结果基础上，对汽车底部复杂流场结构进行分析和研究。     

基于CFD的尾翼对汽车稳定性数值分析

文章以一种常见轿跑车为分析对象,采用CFD计算方法对高速行驶过程中的汽车进行三维数值模拟,对车体加设尾翼装置前后的外流场进行了分析研究。考察了尾翼装置对汽车空气动力特性的影响,为实际生产提供一种高效设计手段。通过分析发现加装汽车尾翼装置可以增加车体表面压力加大车轮对地面的附着力,同时改变汽车尾部流场,降低了尾部因气流回旋造成的升力。虽然安装尾翼装置后汽车能耗会在一定程度上增加,但是可以大大提高汽车的行驶稳定性。     

汽车轮辋与车轮旋转降阻关联性分析

通过仿真和风洞试验方法,总结汽车轮辋开口比在车轮旋转工况下对整车风阻的影响规律,并给出产品开发中的轮辋开口比建议值,分析车轮通风阻力矩与整车风阻系数关联性,从而分析车轮旋转降低风阻系数机理。分析结果表明：（1）车轮旋转工况的仿真方法采用旋转壁面法具有可信性;（2）车轮旋转工况下,开口比越小对降低整车风阻越有利,同时会增大旋转工况下整车风阻系数降低量;（3）车轮通风阻力矩影响量越大,越有利于旋转工况下降低整车风阻系数。     

汽车流场数值模拟研究的发展概况及趋势

通过对计算流体力学和汽车流场数值模拟发展的分析，归纳了可用于汽车流场数值模拟的方法及特点，最后指出了目前面临的主要问题和发展趋势。     

轿车气动阻力优化CFD研究

空气阻力是影响汽车油耗的重要因素。文中通过数值模拟的方法计算了轿车所受到的空气阻力。利用风洞试验结果验证了模拟的正确性。通过对模拟结果的分析,发现车底和车轮是造成风阻偏大的重要因素。采用增加车底挡板和车轮挡板的方法。成功地降低了汽车空气阻力。     

旋转车轮气动效应的CFD仿真和风洞实验及减阻优化研究

本文中以上汽通用公司两款车型为研究对象,运用运动参考坐标系(MRF)方法中的多重参考坐标系(MRF)方案,模拟了车轮转动,对车轮静止和转动条件下汽车的气动特性进行了CFD仿真和风洞实验。通过仿真与风洞实验结果的对比,验证了MRF方法模拟车轮转动气动效应的准确性。基于流场仿真结果分析了转动车轮气动阻力的产生机理和转动车轮对尾流结构和尾端压力的影响,探讨了车轮转动引起整车C_d变化的流场作用机理。根据流场分布特点提出车轮减阻优化方案,仿真结果表明,最优方案能显著降低C_d。本研究提供了准确模拟车轮转动气动效应的流场CFD仿真方案,分析了车轮转动相关的复杂流场相互作用机理,为车轮和尾端区域气动优化开发提供了有益参考。     

机械差速器耦合轮对轨道车辆导向性能分析

目前对称样式的差速器广泛应用于旋转车轮轨道车辆中,左右车轮差速控制的装置,成为时下研究的一个热点问题。研究学者在动力学的基础上对机械差速耦合轮对运行车辆的影响建立了模型进行分析,其中包含刚性的车轮和独立旋转的车轮,通过模型分析对比研究了机械差速耦合轮对车辆直线和曲线行驶导向性能的研究。研究发现,机械差速耦合装置独立旋转的车轮在车轮在复位对中有着积极的影响,对独立车轮导向能力差有了很好的解决办法。和刚性车轮进行比较,机械差速在通过性能上有着更好的安全性和导向性能。在城市轨道交通领域有着很好的应用。文章通过讨论车轮导向的原理,研究了机械差速耦合装置对轨道交通车辆导向性能的影响。     

汽车整体式转向梯形机构优化设计

以MATLAB软件为优化工具,通过对汽车整体式转向梯形进行合理设计,尽可能地保证汽车在转向过程中全部车轮均绕同一个瞬时转向中心行驶,使在不同圆周上运动的车轮,作无滑动的纯滚动运动。     

汽车流场数值模拟

对某项目轿车进行了数值模拟，介绍了汽车形体外流场的模拟原理和步骤，得到了整车的流场结构和尾流场的涡系结构，成功地模拟了气流分离和拖拽涡现象。在数值模拟基础上，对流场气流的横纵向流动状况、尾部涡系结构．气流分离机理以及拖拽涡的形成与发展机理作了详细分析与讨论。     

Enhancement of aerodynamic performance through high pressure relief in the engine room for passenger car using cfd technique

High pressure acting on the vehicle’s body plays an important role in deciding the aerodynamic drag. An idea has been suggested to enhance the aerodynamic performance for small passenger car by relieving the high pressure in the engine room. The high pressure inside the engine room can be released to the outside of the vehicle through a hole perforated on the wheel house liner. About 1 % of the drag coefficient can be improved with the 1.88 % of the radiator air mass flow rate increment by installing the top hole with slots on the wheel house liner. Flow simulations are performed at the driving velocity of 110 km/h with the moving wall condition of the same velocity. The tire is rotating to catch more precise flow physics around a tire and wheelhouse liner.     

轿车三维分离流动特性的研究

本文介绍了使用激光片光技术及激光多普勒测速仪对某型国产轿车尾流的三维分离流的尾迹和速度分布测定的试验研究。本项研究表明，光学流态显示和数字图象技术相结合，可以有效地揭示汽车的尾流结构，诊断阻力来源，本项研究为建立汽车三维分离流动的动态仿真理论模型提供了依据。     

电动轮驱动的轿车差速性能试验

电动轮驱动的汽车取消了机械式差速器后,在转向行驶、路面不平及车轮半径不等3种工况下,会出现差速问题。文章进行了实车转向行驶试验和车轮半径不等时的差速试验,验证了对电动轮电机控制按转矩模式控制而转速随动以实现自适应差速的控制策略。电动轮控制器可以实现很好的差速性能,说明采用转矩控制和转速随动的策略是解决汽车电子差速问题的前提和关键。     

电动轮驱动-转向集成结构设计

目前最常用的电动轮--轮毂电机驱动型电动轮是在电动轮内安装轮毂电机,这将增加电动车的簧下质量,从而降低悬架响应的敏感度;汽车重心发生改变,汽车转向定位参数、制动滑移率的控制参数等都会发生改变,对车辆的平顺性和乘坐舒适性带来不利的影响。针对这些问题,文章设计出驱动-转向一体化的电动轮,将轮毂电机、轮内悬架、转向电机、电机悬挂装置和轮毂集成在车轮上,有效提高电动轮汽车的性能。     

An investigation into the mechanism of the out-of-round wheels of metro train and its mitigation measures

This paper presents an investigation into the mechanism of polygonal wear of metro train wheels through experiments conducted at field sites. The experiments comprise dynamic behaviour test of vehicle and track system, the wheel transverse wear and polygonal wear measurements, rail corrugation and rail weld joint irregularities’ measurements. Moreover, the numerical modal analysis of the wheelset is also performed. The wheel measurement results show that most wheels exhibit obvious eccentricity and polygonal wear with 5–8 harmonics. The investigation results indicate that the wavelength-fixing mechanism of the wheel out-of-roundness with 5–8 harmonics is the P2 resonance. Four measures have been proposed to mitigate the formation of wheel polygonal wear based on the field measurement results.