汽车天窗风振噪声数值模拟与控制

在利用大涡模拟对汽车外部瞬态流场进行数值模拟的基础上,对天窗风振噪声进行了研究,获得了风振频率以及驾驶员耳旁的风振声压。通过分析一个周期内纵对称面上的流场变化,揭示了风振噪声的主要来源——天窗开口处涡的周期性脱落。提出了抑制风振噪声的措施,即安装导流板以及合理开启天窗,并重点对导流板的安装角度及外形、天窗不同开启程度进行了分析,给出了预测风振频率的经验公式,并对参考车型进行了实车道路试验。结果表明:2种措施都能有效控制风振噪声,而且当2种措施结合起来使用时,能完全消除风振;测试获得的风振频率与风振声压与计算仿真结果吻合较好。     

基于CFD的汽车后视镜优化

针对汽车存在的气动噪声问题,为了减小后视镜内侧面的偶极子声源强度,降低后视镜的辐射噪声,对现有的后视镜进行优化,添加导流结构并进行数值仿真计算。对添加了导流结构和未添加导流结构两种情况进行分析对比,结果表明:后视镜添加了导流结构之后,侧窗的偶极子噪声源降低了约1.1d B,有利于降低侧窗的湍流压力噪声;后视镜内侧面偶极子声源有明显降低,有利于侧窗辐射噪声的降低。     

汽车小天窗风振研究及优化

为了得到满足用户感知要求的汽车小天窗风振效果，针对当前SUV现有小天窗挡风条结构，开展基于PowerFLOW的汽车天窗风振噪声仿真分析，得到特定车速下的流场数据和驾驶员耳旁声压数据。在原车型仿真结果基础上对挡风条结构优化设计，按影响参数采用正交实验分析，进行各设计方案的仿真、实车对比研究。数值仿真、实车测试、主观感知得到的结果在整体趋势上一致，数值仿真结果显示最佳优化方案声压级在峰值频率点下降17.8dB(A)；路试结果显示，该方案声压级最大降低21.9dB(A)，主观感知不到风振，表明了优化方案的有效性。     

汽车侧窗风振噪声特性差异研究

针对日益凸显的汽车侧窗风振噪声问题,进行了汽车侧窗风振噪声特性研究。首先分析汽车风振噪声产生机理,然后对某款轿车不同侧窗完全开启时引起的风振噪声进行了实车道路试验。通过分析监测点的声压和声压级频谱特征,发现不同侧窗开启模式下汽车侧窗风振噪声特性存在差异:单一后窗开启或者两后窗同时开启情况下风振噪声具有多谐振荡的特性;其它情况下风振噪声仅有单一的风振峰值;在发生共振时,两后窗同时开启引起的风振噪声最强。本研究从CFD数值模拟流场和前后窗造型等角度揭示了不同侧窗开启风振噪声特性存在差异的原因,为侧窗风振噪声的控制奠定了基础。     

来流速度对汽车天窗风振特性的影响

针对汽车天窗风振问题,通过理论计算求得某款轿车室内空气共振频率和发生共振的来流速度范围,然后采用大涡模拟方法对其天窗风振特性进行数值仿真,结果表明:当来流速度为15m/s时,该车产生赫姆霍兹共振,共振频率为23.4Hz,最大声压级为131dB,而来流速度对第1、第2阶模态影响较大;采用最小二乘方法拟合开口处剪切层内流向速度分布,服从双曲正切分布规律;根据Rayleigh拐点定理发现天窗开口处存在不稳定模态;速度相关分析的结果表明,靠近开口前缘的两点之间的速度互相关系数小于靠近后缘的两点之间的速度互相关系数;且来流速度越大,两点间的速度互相关系数越大;而汽车天窗后缘和底板附近等部位的风振噪声最大.     

带纱网导流的天窗风振噪声仿真研究

利用纱网单体测试的速度与压降,拟合出纱网的阻力曲线后,就带纱网导流的天窗进行了风振噪声的仿真研究.对基础状态的车型进行了不同车速的风振噪声仿真,针对风振问题最大的车速进行了不同纱网高度和不同天窗开度的仿真.将仿真结果与道路试验结果进行对比,验证了仿真方法的可行性.     

山区大跨度窄梁悬索桥静风稳定及抖振性能研究

某山区钢-混组合窄梁悬索桥采用水平导流板对其颤振、驰振性能进行了优化,为了解该桥各类风致静、动力效应,以确保施工安全性和行车安全性,进一步研究优化后加劲梁在平均风作用下的静风稳定性和在脉动风作用下的抖振性能。基于全桥有限元模型结构自振特性分析结果及节段模型风洞试验测得的加劲梁断面静风三分力系数和颤振导数,采用三维非线性数值模拟方法对优化前、后加劲梁的静风临界发散风速进行求解,并与基于小变形假定的二维线性理论分析方法计算结果进行对比;采用抖振响应频域分析方法,结合规范中的桥址区风场特性,计算脉动风作用下的加劲梁抖振位移及内力。结果表明：该桥设置水平导流板前、后,加劲梁静风稳定性均满足规范要求且性能良好;设置水平导流板后,加劲梁扭转方向抖振位移有一定程度增大,同时,加劲梁竖向剪力最大值出现位置发生改变,跨中断面扭矩显著增大,该气动措施对抖振性能的提升较为有限。     

检修车轨道对窄幅流线型箱梁涡振性能影响研究

为给窄幅流线型箱梁抗风设计提供参考,以某窄幅流线型钢箱梁悬索桥为背景,进行节段模型风洞试验,考虑风攻角,分析检修车轨道对箱梁涡振性能的影响;通过数值模拟,研究检修车轨道及其位置对箱梁绕流特性的影响机理及抑振措施的有效性。结果表明：窄幅箱梁在+3°、0°风攻角时的竖向涡振最大振幅较-3°风攻角时分别增大348%、189%;0°风攻角时,检修车轨道布置于箱梁底板内侧1/6底板宽度位置,窄幅箱梁竖向涡振最大无量纲振幅减小60.8%;在此基础上,检修车轨道内侧布置导流板后,箱梁竖向涡振最大无量纲振幅减小79.9%;检修车轨道布置于箱梁底板且布置导流板时,与检修车轨道布置于斜腹板相比,窄幅箱梁竖向涡振最大振幅大幅减小,箱梁周围的流动结构更加稳定,改善了箱梁涡振性能;将检修车轨道向箱梁底板内侧移动或布置导流板是抑制检修车轨道引起窄幅箱梁涡振的有效措施。     

带导流板弯管进气对高压级压气机效率影响的研究

针对两级增压系统中高压级压气机带导流板弯管进气形式进行数值模拟分析,通过相关计算流体动力学(CFD)软件,分析带导流板弯管进气对高压级压气机的效率带来的影响,并对比了3种不同形式的带导流板弯管进气条件下压气机效率的变化情况。研究结果表明:带导流板弯管进气时压气机效率相较于普通90°弯管进气有明显提升,不同形式的带导流板弯管进气会对效率产生不同程度的影响。     

汽车天窗噪声的数值分析和控制

应用计算流体动力学软件fluent中的大涡数值模拟,对某汽车简化模型进行天窗噪声分析,并采用在天窗前沿增加腔体的措施来抑制天窗噪声。分析结果表明：改进后的天窗在压力场分布和监测点处的声压级上均优于改进前。     

汽车天窗异响问题分析

针对汽车天窗共振异响问题进行分析，发现怠速工况下发动机激励是产生振动噪声的一种重要声源。建立汽车天窗与框架总成的单自由度振动微分方程，利用模态应变能理论找到汽车天窗的应变能集中区域，通过CAE (Computer Aided Engineering，计算机辅助工程)技术优化汽车天窗框架横梁的横截面，调整中部横梁1的截面尺寸，将天窗固有频率与整车怠速产生的激振频率的差值优化至2 Hz以上。     

基于全景天窗局部模态的车身结构优化研究

通过研究车身结构优化方案改善全景天窗局部模态,从局部模态云图分析和传力路径着手,通过虚拟仿真验证分析,整理出通过天窗加强板厚度优化、天窗加强板形貌优化、顶盖钣金搭接优化、腔体断面优化4个途径优化车身结构的方法,使全景天窗局部模态得到提升,避免全景天窗车型出现Booming共振异响及车内噪声问题。     

天窗对轿车内外流场的影响研究

针对某型轿车空气动力学流场特性,采用三维不可压缩N-S方程和标准k-ε湍流模型进行仿真计算,应用二阶迎风差分格式获得控制界面的物理量,对天窗开启和关闭两种情况下的轿车流场进行了数值计算与分析。计算结果表明天窗的开启会影响汽车前部和后部所受的压强,延长尾迹区,增大气动阻力。     

基于风洞试验与CFD分析的汽车前后轴气动升力计算的研究

本文中基于HD-2风洞耦合CFD分析,研究分别求取汽车前、后两轴气动升力系数的方法。首先进行HD-2风洞缩比模型测力试验,测得总的气动阻力和气动升力。接着通过力学分析,根据六分力力系平衡方程,推导出前后两轴升力系数计算公式,提出基于HD-2风洞耦合CFD分析的汽车前后轴气动升力系数求解流程;在此基础上,进行了基于LBM粒子法的外流场CFD数值仿真,再将仿真得到的气动阻力、升力和侧倾力矩代入系数计算公式,求得前后轴仿真计算升力系数,并与基于试验测得升力的计算结果进行对比。本研究为汽车车身造型优化提供了参考。     

张靖皋北航道桥主梁气动选型研究

张靖皋长江大桥北航道桥为主跨长1208 m、主梁宽47.7 m的大跨径钢箱梁悬索桥。桥梁跨度大、主梁宽高比大,导致该桥对风的作用极为敏感。为有效提高该桥的涡振稳定性和颤振稳定性,采用1:50节段模型风洞试验,对多种气动抑振措施组合进行了研究。试验对比了不同气动措施,包括检修车轨道、导流板、上中央稳定板、水平稳定板和检修道栏杆对涡振性能的影响,同时验证了相对应的颤振稳定性,最终确定了一个可以在各风攻角下完全消除主梁涡振、并满足颤振设计要求的气动抑振组合措施。研究成果对采用整体箱梁的大跨度悬索桥的气动性能设计具有重要的参考意义。     

天窗开启状态流场分析

文章应用计算流体软件STAR-CCM+对某车型天窗开启状态下进行外流场的仿真计算,并以提高整车气动性能为目的进行了结构优化,有效的起到了减小风振,提高驾驶舒适性的作用。     

车用金属空气电池导流空心板结构模拟及优化

通过CFD数值模拟研究了在车用金属空气电池两个阴极之间加入空心导流板对阴极表面空气流量的影响,并对空心导流板的结构进行优化改进。结果表明,加入空心导流板可以增大空气阴极表面的空气流量。经过优化,将空心导流板的内壁制作成向电池内部逐渐增厚的倾斜设计,并且将通孔交错排列后,空气阴极表面的气体流量得到进一步提高并且更加均匀。从而提高了金属空气电池的阴极反应效率。     

声振法检测水泥混凝土路面板纵缝脱空试验与数值仿真分析

为了研究声振法检测水泥混凝土路面板纵缝脱空动力响应,针对水泥混凝土路面板纵缝脱空,采用室内缩尺试验和数值仿真结合的方法,通过传感器采集和分析室内试验中水泥混凝土路面板的应变和振动加速度。同时,结合试验情况建立水泥混凝土路面板纵缝脱空有限元模型,对路面板进行数值仿真分析,并与试验解进行了对比。结果表明:随着水泥混凝土路面板纵缝脱空面积的增大,路面板最大振幅对应的频率逐渐降低,振动时间逐渐延长,板的振动加速度和应变逐渐增大,其中板底应变大于板顶应变,且不同落锤高度也对试验结果有一定影响;纵缝脱空水泥混凝土路面板的最大振动加速度、应变和振动时间明显大于非脱空水泥混凝土路面板,而最大振幅对应的频率小于非脱空路面板;纵缝脱空试验解与数值解对比表明数值解是可行的,二者可以互相验证。     

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。     

非光滑表面对汽车后视镜气动噪声的影响研究

汽车高速行驶时的气动噪声对汽车的舒适性影响很大,后视镜后方涡流对车身的脉动压力直接影响气动噪声的形成,而非光滑表面结构的合理布置能够对涡流起到一定的控制作用。采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)中的RANS与分离涡模拟(Detached Eddy Simulation,DES)对长方体模型进行气动噪声数值仿真,并将其结果与试验结果对比,评估仿真方法对气动噪声预测的准确度。将凹坑型非光滑单元体布置在侧窗全连接、侧窗半连接、门外板连接三种不同基座造型的后视镜表面进行仿真计算。对比分析非光滑表面对流动状态、涡流结构及侧窗监测点声压级频谱的影响,探讨非光滑结构的扰流效应对后视镜区域流场形成的控制作用及其气动降噪效果,为有效控制后视镜区域流场结构,抑制涡激振动,改善乘员舱舒适性提供参考。