y+值对MIRA模型气动参数计算精度的影响

为研究量纲为1的参数y+值对车辆气动参数计算精度的影响, 以阶梯背MIRA模型为基础, 在保证模型网格数量与质量相近的情况下调整近壁网格尺寸, 构建不同y+值的流场仿真模型; 考虑到不同的湍流模型对车辆外流场仿真的y+值具有不同的适用范围, 选取SST κ-ω和LES两种常用的湍流模型对阶梯背MIRA模型外流场进行稳态和非稳态仿真分析; 将气动参数仿真结果与试验结果进行对比分析, 得出合适的y+值取值范围; 结合仿真速度云图和车身表面受力曲线分析了边界层首层网格厚度对仿真精度的影响; 建立了方背MIRA模型在2种湍流模型下的外流场仿真模型, 进行不同流速下气动参数的计算, 从而对y+值取值范围进行验证。研究结果表明: 针对车辆外流场数值仿真, 采用SST κ-ω模型时对应的合适平均y+值取值范围为20~50, 而采用LES模型时对应的合适平均y+值取值范围为5~10;当边界层首层近壁网格厚度过大时, 数值仿真无法准确捕捉边界层中速度梯度的变化, 造成边界层流场流动信息丢失, 而当边界层首层近壁网格厚度过小时, 边界层网格会严重畸变, 2种情况下气动参数计算误差都超过5%, 从而影响车辆外流场数值仿真精度; 根据所获得的y+值取值范围, 方背MIRA模型计算的气动参数误差小于5%, 说明了2种湍流模型平均y+值取值范围的正确性。      

车身外流场数值模拟

对某轿车车身的外流场进行了数值模拟,并分析了后风窗斜度对车身空气动力性能的影响.采用Hypermesh得到高质量的流场计算网格,运用Fluent求解计算,得到流场的CFD分析数据.利用HyperMorph实现车身网格的变形,在此基础上分析后风窗斜度对车身空气动力性能的影响.结果表明,小斜背的阻力系数较小;不是所有斜背汽...     

汽车碰撞计算机仿真分析方法的研究

首先,采用分离式仿真法,将基于整车结构正面碰撞计算模型所得的B柱减速度曲线作为碰撞加速度冲击波曲线,加载于台车试验环境中的乘员及其约束系统正面碰撞计算模型进行计算.其次,采用车身、乘员一体化仿真方法,计算实车碰撞环境中的包含乘员及其约束系统的整车正面碰撞计算模型.根据乘员头部和胸部的伤害值、车身耐撞性等评价指标,研究这两种计算方法结果的差异,进而探讨质量补偿法对计算成本低廉的分离算法的计算结果的优化程度.     

轿车白车身扭转刚度分析及改进

利用有限元软件HyperMesh对某轿车白车身几何模型进行修正,并对其进行了网格划分。将模型后悬架支撑点固定在加载装置上,约束后悬架支撑点的6个自由度,通过加力装置在车身前悬架支撑点处施加扭矩,进行整车扭转刚度和洞口变形分析,并根据分析结果对白车身结构提出了改进建议,对车身结构设计具有一定的指导意义。     

基于多尺度区域网格的公路车辆自动检测识别

提出距离相关的变N值区域采样目标检测方法和距离无关的自相关目标识别方法用于检测识别特定公路段行驶的车辆.特点是不用对摄像机进行标定,使用方便,算法简单,运算速度快,识别距离远.用不同的N值对不同距离处公路宽度进行水平等分并且在车辆目标位置形成区域采样网格.由于模型图像采样网格密度也由N值决定,利用网格上的点集自相关方法将实际序列图像中不同大小目标区域与同一模型进行匹配.     

微型汽车车架轻量化研究

以某微型汽车白车身为例,建立白车身的有限元模型,采用有限元法求得车架优化前白车身的动静态特性,计算结果为下一步车架轻量化设计提供参考依据.基于超单元法与灵敏度分析方法,以车架重量最小为目标函数,在保证白车身车架动静态特性不降低的前提下,优化微型汽车车架关键构件厚度.优化后的车架质量下降6.39%,白车身的弯曲刚度提高1.0%,白车身的一阶模态频率提高了0.41Hz.     

基于相对灵敏度的纯电动汽车白车身轻量化设计

基于相对灵敏度对纯电动汽车白车身进行轻量化设计,对电动汽车白车身进行静刚度分析。以白车身框架板件厚度为设计变量,运用相对灵敏度分析排除影响轻量化较小的设计变量,以弯曲刚度和扭转刚度满足国际设计值为约束,质量最小为设计目标,对白车身进行轻量化计算,并与轻量化前的白车身进行对比。结果表明扭转刚度提升了15.7%,达到国际设计要求,白车身质量减轻了7.36%。     

计算网格对列车空气动力学不确定性的影响

为评价计算网格对明线列车空气动力学数值仿真计算结果的影响,基于计算流体力学,研究了计算网格对列车气动特性的不确定性. 首先根据3种不同尺寸的计算网格及其计算结果,提出了计算网格对列车气动力和表面压力不确定性的计算方法;其次以ICE2列车为研究对象,划分了3种不同尺寸的计算网格,数值仿真得到了列车气动力和典型截面的压力;最后研究了该列车头车气动力和典型截面压力的不确定性. 研究结果表明:数值仿真得到的气动侧力系数与试验数据的误差仅为0.31%;车身迎风侧表面压力的不确定性接近于0;车身表面压力不确定性较大的位置主要位于车体底部,其最大不确定度达到1.42;头车侧力系数的不确定度为0.002 6,而头车升力系数的不确定度为0.509 3.      

动车组明线运行空气动力学数值仿真

通过采用不可压缩粘性流体的N-S方程和K-ε双方程湍流模型,建立了带有车轮的200 km/h动车组模型,对其明线运行的外流场进行了空气动力学仿真.并对列车壁面附面层网格进行了细分,得出压力、速度的分布规律,针对网格划分对计算结果的影响进行了探讨.得出如下结论:列车的阻力系数为0.436,升力系数为0.014;此型200 km/h动车组车尾的安全避让距离为6 m;当加密附面层网格使y+从2200减小到55时,阻力系数提高15%.     

某轿车白车身结构的灵敏度分析及结构优化

对某轿车白车身建立有限元模型,进行了理论模态分析,并通过模态试验对有限元模型进行了验证.针对白车身在常用车速下的共振问题,分析了白车身固有频率对各结构板厚度的灵敏度,找出了灵敏度较大的构件.在此基础之上,以低阶模态频率为状态变量,以相对灵敏度较大的板件厚度为设计变量进行优化,取得了较好的效果.     

动车组明线运行空气动力学数值仿真

通过采用不可压缩粘性流体的N-S方程和K-ε双方程湍流模型,建立了带有车轮的200 km/h动车组模型,对其明线运行的外流场进行了空气动力学仿真.并对列车壁面附面层网格进行了细分,得出压力、速度的分布规律,针对网格划分对计算结果的影响进行了探讨.得出如下结论：列车的阻力系数为0.436,升力系数为0.014;此型200 km/h动车组车尾的安全避让距离为6 m;当加密附面层网格使y＋从2200减小到55时,阻力系数提高15%.     

北江千吨级航道整治研究:Ⅰ一维数学模型与枢纽调节下非恒定流传播特性

基于圣维南方程,建立了北江白石窑枢纽坝下至飞来峡枢纽坝下约75km河段的一维非恒定流数学模型.对白石窑枢纽下游航道的非恒定流特性进行了研究,为水库调度方案和河道通航方案的设计提供了依据.模型验证结果表明,计算值与实测值符合情况较好,所建模型合理可靠.运用验证后模型模拟白石窑枢纽的两种不同日调节下泄过程,分析了该河段的非恒定流传播特性.针对飞来峡枢纽运行调度中无预泄、预泄12h和预泄24h三种方案,分析了不同运行调度措施下飞来峡反调节作用对白石窑下游水流特性及通航条件的影响.通过分析各方案下研究河段的最大时水位变幅,得知该河段时水位变幅能满足船舶安全通航要求.     

基于多尺度区域网格的公路车辆自动检测识别

提出距离相关的变N值区域采样目标检测方法和距离无关的自相关目标识别方法用于检测识别特定公路段行驶的车辆．特点是不用对摄像机进行标定，使用方便，算法简单，运算速度快，识别距离远．用不同的N值对不同距离处公路宽度进行水平等分并且在车辆目标位置形成区域采样网格．由于模型图像采样网格密度也由N值决定，利用网格上的点集自相关方法将实际序列图像中不同大小目标区域与同一模型进行匹配．     

车身静态刚度参数化有限元仿真分析系统开发

用空间壳单元shell93描述车身,利用耦合节点的方法,建立了各冲压件之间的焊接关系.在ANSYS中,建立了白车身的有限元模型.提取车身参数,开发了车身静态刚度的有限元仿真分析系统.以具体车型为实例,将有限元仿真分析得到的车身刚度衡量指标的变形量与试验结果进行了对比,二者非常吻合,证明了有限元仿真分析系统的可靠性.同时,有限元仿真分析系统还可以得到车身的扭转刚度、中部弯曲和尾部弯曲刚度及其Z向应力分布云图.对研究车身的静态刚度和车身的机构设计具有重要的实用价值.     

计算模型对简支箱梁和T梁剪力滞结果影响

以剪力滞效应为研究对象,分别采用MIDAS和ANSYS两种软件配合不同的荷载形式、单元类型和网格密度对一个简支箱梁模型和一个实际简支T梁结构进行计算对比,分析了模型参数和荷载类型对所得结果的影响,为剪力滞效应的有限元分析提供了参数。研究表明:对于同一计算工况,ANSYS比MIDAS所得应力幅值略大,实体单元比板单元所得应力幅值略大,高密度网格比低密度网格所得应力幅值略大,但偏差大都在±5%以内;当腹板与顶板无承托时,对于任意荷载作用,两种软件的1倍网格板单元即可准确得到顶板的剪力滞效应;当腹板与顶板有承托时,在点荷载和线荷载作用下,可采用板单元进行顶板的剪力滞效应分析,但对面和体荷载,则需要采用实体单元进行分析,并且均可采用1倍网格密度。     

某SUV车内结构噪声振动特性优化

针对某SUV车内噪声较大的问题,建立了白车身有限元模型,运用模态分析和传递函数分析理论对车内噪声的激励源和车身结构的振动特性进行分析,提出对车身顶盖增加补强胶片的优化方案.优化后,测得峰值频率处车内噪声幅值降低了3.4 dB,且主观驾评发现噪声问题消失,表明优化方案可行,验证了基于声场测试结果结合模态分析和传递函数分析...     

基于分解策略的计算网格资源分配优化

提出多种Agent分别代表用户、服务提供者、资源提供者相互协作解决网格资源分配优化问题.采用双层市场模型解决网格系统资源的最优调度,即网格用户Agent与网格服务Agent相互协作的服务市场,以及网格服务Agent与网格资源Agent所组成的资源市场.为了降低计算复杂性,将分配优化问题分解为两个子问题,分别在资源市场和服务市场中解决.在双层市场中两个子问题所获得的优化值即为主问题的优化值.     

轿车白车身动静态性能及灵敏度分析

建立了轿车白车身有限元模型,应用HyperWorks软件进行动静态性能分析,得到白车身的弯曲刚度和扭转刚度及前10阶自由模态的固有频率和振型,同时对弯曲刚度、扭转刚度、1阶弯曲频率和1阶扭转频率进行评价。在此基础上,采用直接灵敏度和相对灵敏度结合的方法对白车身各部件进行灵敏度分析。结果表明:白车身弯曲刚度、1阶弯曲频率和1阶扭转频率满足要求,扭转刚度不满足要求,需要提高,同时灵敏度分析为白车身性能的优化提供了参考价值。     

白车身轻量化的一种混合优化策略

以某轿车白车身为研究对象,综合考虑弯曲、扭转刚度和模态指标的性能要求,提出一种基于近似模型寻优和灵敏度分析统筹协调变量的混合优化策略.算法同时考虑构造近似模型与灵敏度,对模型进行全局最优化搜索及仿真验证,并根据灵敏度分析所得贡献率,适当调整变量取值,最终使白车身结构的轻量化达到7.51％.结果表明,混合优化策略能够明显提高白车身轻量化设计的效率.     

并行时域有限差分法网格自动剖分技术

为了构建适合于时域有限差分法求解的离散几何模型,摆脱大量繁杂的手工操作,提出了一种高效的大规模并行时域有限差分法网格自动剖分技术.该并行剖分方法将三角面元计算机辅助设计模型文件作为输入数据,能够自动建立包含多种介质的任意三维实体网格模型,且其并行执行过程中无需过多的数据交换,并行效率可达99%.基于该离散模型自动生成技术,采用时域有限差分方法,计算了含微带板的简易计算机机箱耦合效应,其计算结果与商用电磁仿真软件的计算结果相吻合,表明该剖分方法的准确性.最后,通过250个处理器核,并行剖分了网格规模约6亿的某真实计算机机箱模型,其并行剖分时间仅为0.2 s,验证了该并行剖分方法的高效性,表明该网格剖分技术能有效地解决大规模并行时域有限差分法的离散几何建模问题.