电动汽车操纵稳定性的多体动力学分析

把一辆轻型客车改装成燃料电池汽车之前,利用仿真分析软件ADAMS,建立了包括汽车转向系、前后悬架总成、车身和轮胎在内的改型车仿真模型,对操纵稳定性进行了动力学仿真分析。结果显示：改型车为不足转向,汽车操纵稳定性表现良好。     

内燃机配气机构多体动力学仿真及分析

通过对内燃机配气机构多体动力学模型的建立,并对其进行动力学仿真及分析,验证了模型的可靠性,可以准确描述配气机构的实际工作情况。分析得到气门的位移、速度及加速度时间曲线和挺柱等零件所受作用力的时间历程。通过研究整个配气系统的运动规律和动力学特征,为配气机构后续进行系统优化以及配气机构的自主开发提供了可靠的依据。     

3MW风力机叶片的气动特性

建立3MW风力发电机叶片的三维内、外流场模型,运用流体仿真软件Fluent仿真分析在随机风速下,叶片周围气动流场状态.对叶片进行优化设计,通过对比分析叶片截面和叶片表面的流体流态,发现在随机风速作用下优化后的叶片的失速程度有明显的降低,表明优化后的叶片气动性能显著提高.为分析叶片优化后风力机的功率特性,采用动力学分析软件Simpack建立风力发电机的整机模型,联合Turb Sim生成风文件对叶片加载,仿真分析得到风轮的功率,分析结果表明风力机功率达到设计要求.     

基于多体系统动力学的受电弓参数优化

结合受电弓开发设计过程,借助有限元软件ANSYS和多体系统动力学软件SIMPACK,建立弓网刚柔耦合仿真平台.通过耦合仿真平台对受电弓参数进行了深入分析,比较了在同一速度下,不同的受电弓参数对弓网接触力的影响,进而对受电弓参数进行优化,得出最佳参数,并把参数反馈到受电弓的机械设计过程中.同时借助于多体系统动力学技术,建立弓网耦合仿真平台,在受电弓设计开发早期对受电弓参数进行了优化,而且研究的成果得到了实践中的验证,取得了有益的研究成果.     

汽车高速行驶操纵性柔性多体动力学预测方法

为了评价、鉴定汽车在高速公路上高速行驶时的操纵性,运用柔性多体系统动力学方法,建立了基于ADAMS软件平台的整车刚柔耦合多体系统操纵动力学仿真分析模型.对模型中柔性体,应用有限元分析软件ANSYS进行模态分析,利用ADAMS/Flex模块,将模态变形融入柔性多体系统的运动学、动力学仿真中.通过“转向盘中间位置的仿真“,得到了转向盘力输入的主要评价指标值,仿真计算与实测结果最大误差在10%以内.因此,在汽车设计阶段,可以利用柔性多体模型较准确地预测汽车在高速公路上高速行驶时的操纵性,并可替代实车测量方法.     

多柔体车辆耦合系统对动力学性能的影响

研究轨道车辆在运行状态下,刚柔耦合建模方式的车辆系统对动力学性能的影响程度.以某型高速动车组拖车为研究对象,基于SIMPACK多体动力学软件分别建立多刚体车辆模型和由柔性轮对、柔性构架以及柔性车体结构耦合的刚柔耦合车辆模型,通过对两者在不同运行速度和不同运行线路工况仿真计算的结果进行对比,从而评价采用刚柔耦合建模方式对动力学性能方面的影响.结果表明:对比多刚体车辆计算结果,刚柔耦合车辆整体上在稳定性、运行品质和曲线通过性能等指标结果表现较差,尤其在高速运行状态下,刚柔耦合车辆在垂向方向上影响更加剧烈.     

基于柔性多体动力学的地铁车辆半主动控制

为了对地铁车辆的运行性能实现更准确的评估和更有效的优化,借助有限元理论和子结构理论建立了车体和转向架构架等关键零部件的柔性动力学模型;基于天棚半主动控制算法和柔性多体动力学理论,建立了考虑半主动控制悬挂的地铁车辆刚柔耦合动力学模型;考虑轨道随机不平顺的影响,研究了半主动控制悬挂以及结构柔性对地铁车辆运行稳定性和乘坐舒适性的影响。研究结果表明：相对于传统的悬挂装置,天棚半主动控制极大降低了车辆的振动加速度,并使其变化趋势更加平缓,对车辆的低频振动有明显的抑制作用;采用本文的研究参数,天棚半主动控制在直线段可使车辆的垂向Sperling指标和垂向振动加速度均方根(RMS)分别降低26.8%和7.5%,使车体横向Sperling指标和横向振动加速度RMS分别降低8.8%和4.9%,而在曲线段,天棚半主动控制可使车辆垂向Sperling指标和垂向振动加速度RMS分别降低25.1%和5.7%,使横向Sperling指标和横向振动加速度RMS分别降低15.6%和8.3%,车辆的乘坐舒适性和运行稳定性大幅提升;考虑结构柔性时,车辆的垂向Sperling指标和垂向振动加速度RMS相比于未考虑结构柔性时分别增大了4.3%和6.8%,横向Sperling指标和横向振动加速度RMS分别增大了3.0%和3.4%。可见,车体和构架的结构柔性对车辆的动态特性有较大影响,在对车辆运行稳定性和乘坐舒适性进行计算和评估时不可忽略。     

树状多柔体系统动力学递推组集建模法

引入一种描述多柔体系统的随体坐标系,实现了刚体平动,刚体转动与弹性运动的分解,较好地消除了由于刚体大角度转动而产生的刚弹耦合非线性特性,根据约当变分原理,应用递推组集技术,由外层到内层逐层组装系统动力学方程,概括出一种树状多柔体系统动力学递推组集建模方法,降低了所需计算机存贮,最后给出了一个数值算例。     

风力发电机塔架的有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS对某型风力发电机组的塔架结构进行整体强度、门段强度、模态以及屈曲分析,其中门段细节分析主要针对门洞附近应力集中进行讨论;计算塔架在Ⅱ类风场极限载荷作用下的最大应力、动力特性和屈曲载荷.计算结果表明:塔架整体结构满足强度要求,门段局部结构不满足强度要求,正常工作时塔架与风轮不会发生共振,从而为塔架结构设计和优化提供依据.     

Research on Dynamic Response Characteristics of 6MW Spar-Type Floating Offshore Wind Turbine

A 6 MW spar-type floating offshore wind turbine(FOWT) model is put forward and a fully coupled aero-hydro-servo-elastic time domain model is established in the fatigue,aerodynamics,structures and turbulence(FAST) code.Influence rules of wind load and wave load on the characteristics of 6 MW spar-type FOWT are investigated.Firstly,validation of the model is carried out and a satisfactory result is obtained.The maximal deviations of rotor thrust and power between simulation results and reference values are 4.54% and-2.74%,respectively.Then the characteristics,including rotor thrust,rotor power,out-of-plane blade deflection,tower base fore-aft bending moment,and mooring line tension,are researched.The results illustrate that the mean value of dynamic response characteristics is mainly controlled by the wind-induced action.For characteristics of tower base fore-aft bending moment and platform pitch motion,the oscillation is dominated by the wave-induced action during all conditions considered.For characteristics of out-of-plane blade tip deflection and mooring line tension,the oscillation is commanded by combination effect of wave and wind loads when the wind speed is lower than the rated wind speed(hereinafter referred to as below rated wind speed) and is controlled by the wave-induced action when the wind speed is higher than the rated wind speed(hereinafter referred to as above rated wind speed).As to the rotor thrust and power,the oscillation is dominated by the wind induced action at below rated wind speed and by the combination action of wind and wave loads at above rated wind speed.The results should be useful to the detailed design and model basin test of the 6 MW spar-type FOWT.     

基于风压作用下渗风气流模型的研究

在纯风压的基础上，运用网络串并联理论、基尔霍夫节点定律及网络图论等手段建立一简化渗风气流模型。该模型能在存在复杂内部隔断的情况下，动态分析任意时刻的室内渗风状况，从而可以找到有效减少能耗及提高室内空气品质的方法。最后，运用此模型对北京某住宅的渗风气流状况进行了动态分析，说明了该方法的有效性。     

3MW风轮的动力学特性

运用动力学分析软件Simpack建立了风力机刚柔耦合动力学模型,通过Airfoil Prep计算翼型的失速特性,采用Turb Sim生成风场文件后对风力机动力学模型加载和仿真.以3MW风力机为例,其中叶片运用新的翼型族WTNew,对整机进行模态分析,得到固有频率,对风力机加载风场,仿真分析得到风轮倍频频率,绘制Campbell图,判定风轮上可能发生共振的频率范围.最后通过对风力机时域仿真结果的分析,进一步甄别风轮振动幅值较大的频率,为对影响风力机传动系统振动因素的分析提供一定的理论依据.     

强风环境下棒形绝缘子积污动态仿真分析

为探讨高速铁路绝缘子表面的积污特性,分析了污秽颗粒在强气流环境中的受力情况,建立了QBJ-25/20型绝缘子积污的仿真模型.以绝缘子伞裙表面污秽的体积分数反映其积污状况,得到了绝缘子伞裙上、下表面积污与风速及来流角度之间的关系.结果表明:在高速气流中,绝缘子表面积污量与来流角度、气流速度呈负指数关系;当来流角度在0°～90°之间时,伞裙上表面受来流角度的影响较大,而下表面受气流速度的影响更明显;积污量随污秽颗粒直径增大呈先增大后减小的趋势.     

风力发电塔系统整体建模与模态分析研究

为了判断风力发电塔系统是否能避开共振,需对其进行模态分析。提出了考虑“桨叶-轮毂-机舱-塔筒”耦合的整体建模的方法,可用于风力发电塔系统模态的计算。分别进行了停机阶段、运行阶段和切出阶段的模态分析,对比其频率和固有振型。对比结果表明：三个阶段的频率基本相同,只须验算停机状态下的频率满足规范即可;塔筒的振动形式主要为侧向弯曲振动、前后弯曲振动和扭转振动;桨叶在前十阶的振动形式主要为挥舞振动和摆振,且三桨叶振动存在一定的规律;相对于停机阶段,运行阶段时振型基本相同,切出阶段时振型有较大差异。