汽车稳态回转性能仿真与正交试验研究

以某汽车稳态回转试验为例,采用多体动力学仿真软件ADAMS建立了虚拟样机模型.利用正交试验设计方法设计试验方案并进行了仿真试验.通过对试验数据的处理与分析.得出了最优试验方案和各试验因素的影响程度,即对汽车稳态回转性能影响较大的因素依次为质心前后位置、轮胎的侧偏刚度、质心高度和前螺旋弹簧刚度.     

PEMFC汽车模型仿真分析与电压控制方法研究

以质子交换膜燃料电池（PEMFC）汽车为研究对象，搭建PEMFC半经验半机理模型，得到了输出电压、功率和效率与电流密度之间的定性关系，为PEMFC汽车输出电压控制策略提供了合理的仿真平台。基于PEMFC电堆的动态电压模型，设计了一套适用于PEMFC汽车输出电压控制的模糊PID控制策略，能在负载电流突变时保证PEMFC输出电压快速准确地稳定在期望值。     

基于Taguchi算法的OP2S柴油机气口结构参数优化

采用GT-Power以等效二冲程方法建立对置二冲程(OP2S)柴油机一维仿真模型,以进气口高度、排气口高度、进气口宽度圆周比、排气口宽度圆周比为试验参数,设计正交试验,并以平均指示压力、给气比、扫气效率为评价指标,利用Taguchi算法分析仿真结果的信噪比,优化试验参数,得到了各参数对OP2S柴油机换气效果的影响程度顺序与最优气口结构.结果表明,利用Taguchi算法可得到OP2S柴油机气口的最优参数组合,从而有效提高OP2S柴油机的换气性能.     

新旧混凝土结合面抗剪性能的尺寸效应

为研究新旧混凝土结合面抗剪性能的尺寸效应，以结合面不同处理方式（凿毛和凿毛+植筋）和结合面尺寸（高度分别为100、200、330、440 mm，宽度均为200 mm）为试验参数，对2组共16个Z字形新旧混凝土结合试件进行了抗剪试验。结果表明：凿毛试件和植筋试件结合面的抗剪性能均表现出明显的尺寸效应；凿毛试件的临界极限强度和弹性抗剪刚度分别为结合面高度100 mm试件的51%和32%；植筋试件的临界开裂强度、极限强度和弹性抗剪刚度分别为结合面高度100 mm试件的65%、76%和41%。结合面高度大于1 000 mm后，描述凿毛和植筋2类试件结合面抗剪性能特征参数的尺寸效应均趋于稳定；基于试验和分析结果，建立了凿毛和植筋处理时结合面的黏结-滑移本构模型，提出了表征结合面抗剪性能各特征参数尺寸效应律的计算式，可供工程结构设计和分析时参考。     

水冷PEMFC热管理系统建模和控制

为了维持质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC）工作在合理的温度区间,文章首先建立了PEMFC热管理系统的电堆温度模型和电堆冷却回路模型,然后建立了PEMFC本体模型,并进行了本体模型的验证,采用基于Bang-Bang控制的热管理控制策略,并进行了离线仿真和快速控制原型试验。结果表明：在不同的电流负载变化的情况下,电堆能够很好地保持在目标温度（70±1）℃,散热器冷却水温度保持在目标温度（70±2）℃,达到了预期的控制效果。     

基于多智能体博弈的路径选择策略仿真研究

系统最优与用户最优代表了交通分配中路网管理者与出行者两种不同的利益出发点。在综合考虑两者在路径选择过程中动态交互特点的基础上,引入博弈论的思想协调两者的利益冲突,建立了路网系统管理者与出行者之间的路径选择博弈模型。为验证模型的有效性,结合多智能体技术进行了相应的仿真实验,并利用多智能体仿真软件Starlogo进行模拟。通过对无信息无博弈（随机）出行、用户最优出行、有信息有博弈出行以及系统最优出行等4种不同仿真方案的比较分析,验证了系统与出行个体之间协调的博弈模型性能满足了驾驶员出行需求,提高了路网整体效率,为建立实用的诱导策略提供了参考。     

主动式座椅参数对其正面碰撞乘员保护性能影响的研究

本文旨在研究正面碰撞中座椅参数对乘员保护效果的影响。首先依据某一轿车副驾驶员座椅相关尺寸设计了简化的台车约束系统试验装置,建立了带Hybrid III 50th假人的约束系统有限元仿真模型,并通过台车试验验证了其有效性。接着采用最优拉丁方试验设计和Kriging模型,对座椅前后位置、坐垫高度、坐垫倾角和靠背倾角等4个参数进行了优化。确定了正面碰撞时座椅的最佳参数:座椅从中间位置向后移动111.5mm、坐垫高度56.99mm、坐垫倾角22.76°、靠背倾角29.33°。最后,基于座椅最佳参数再次进行仿真的结果,加权损伤指标降低了15.77%。     

田口法在永磁同步电机优化设计中的应用

为了改善电动汽车用永磁同步驱动电机的振动噪声,以降低永磁同步电机的转矩波动和齿槽转矩为优化目标、增大单位磁钢宽度的平均转矩和直轴电感为约束条件,选取"V"型转子磁极结构中永磁体槽的位置、尺寸和磁钢宽度等参数作为优化设计变量,在仿真实验中采用田口法设计,选出最优的参数组合方案。仿真结果表明:田口法优化后的相关性能相比于原机方案得到了全面提升,仿真结果验证了田口法在车用永磁同步驱动电机电磁性能优化设计中的有效性和实用性。     

某电动车底部后端的降阻研究

文章基于仿真分析的方法,针对某电动汽车的底部后端区域进行了降阻研究。研究发现,当电动汽车后端没有挡板覆盖时,后端零件的压力损失较大,使得整车气动阻力较高。通过增加后端挡板,可以有效改善底部后端的流场分布,改善整车的气动阻力。挡板的角度和高度对于挡板的气动阻力影响较大,在实际开发中需要进行优化。研究表明,当挡板角度为30°、高度为-5 mm时,对整车气动阻力的贡献量最大,整车Cd值降低了0. 005。     

基于计算流体力学的大型质子交换膜燃料电池电堆歧管尺寸优化分析

为了提高大型质子交换膜燃料电池（PEMFC）电堆的配气均匀性，基于单电池模拟结果建立了由300片多孔介质堆栈组成的电堆模型，利用计算流体力学（CFD）技术研究了歧管宽度对大型电堆内压强降及反应物浓度的影响。结果表明：增大进气歧管宽度会使电堆内压强降和反应物浓度均匀性略微变差；相对于进气歧管，排气歧管尺寸对电堆性能影响更大；阳极侧，压强降和反应物浓度的均匀性与排气歧管宽度成正比。     

质子交换膜燃料电池电堆封装设计综述

为了保证质子交换膜燃料电池（PEMFC）电堆的输出性能、密封性、可靠性和使用寿命,需要对电堆的封装力和封装结构进行理论计算和设计优化。通过建立PEMFC电堆的等效刚度力学模型及相关经验公式,研究了膜电极组件（MEA）接触电阻、气体扩散层（GDL）孔隙率、电堆密封性和抗冲击性与电堆封装力之间的关系。针对电堆封装力的有限元仿真,研究了基于等效面积和等效刚度的仿真优化方法。最后,阐述了电堆封装结构设计方法和结构优化方法。结果表明,基于等效刚度力学模型和经验公式,可以在较短的时间内完成电堆封装力的理论计算,提高了开发效率。同时,采用有限元仿真方法,可以较为准确和直观地完成电堆封装力的设计优化。采用拓扑优化和封装力自补偿计算方法,提高了电堆封装结构设计的合理性。     

边坡和路缘石对波形梁护栏防护能力的影响

以双层波形梁护栏为基础,组织实车碰撞试验并建立有限元仿真碰撞模型,采用试验结果对仿真模型进行可靠性验证后,对边坡和路缘石对波形梁护栏防护能力的影响进行分析研究。发现双层波形梁护栏变形试验结果和仿真结果一致,最大动态变形量小客车碰撞试验结果和仿真结果分别为740mm和728mm,大客车碰撞试验结果和仿真结果分别为1 469mm和1 420mm,小客车长度、宽度、高度方向重心加速度试验结果分别为13.6g、12.1g和10.3g,仿真结果分别为15.3g、9.8g和9.9g;保证压实度且路基边缘线距离波形梁护栏立柱外沿距离不小于25cm的边坡设置方式对波形梁护栏防护性能影响不大;不设置路缘石、路缘石不突出护栏迎撞面两种设计方式合理,路缘石突出护栏迎撞面会对波形梁护栏防护性能产生较大不利影响。研究结果可有效地指导波形梁护栏实际工程应用,并为相关规范修订提供基础数据。     

基于VISSIM的公交停靠站点优化研究

介绍了微观交通仿真软件VISSIM在公交停靠站点改善和优化中的应用,采用仿真结果中的行程时间、平均延误、排队长度等作为评价指标,根据评价结果确定最优改善方案;以天津市华苑路公交停靠站设置为例,通过对现状调查数据的统计分析,从站点设置形式和位置设计优化方面提出了多个公交停靠站优化方案,利用VISSIM交通仿真软件对各方案进行仿真评价,从中选择出最优方案。     

车用天然气发动机增压匹配及性能参数优化

运用GEM3D工具离散化的方法建立了某1.5 L自然吸气车用CNG(压缩天然气)发动机GT-Power仿真模型,并用试验数据对模型进行校核,模型最大误差为3.64%.在此基础上进行了CNG发动机增压器匹配分析,用DoE(design of experiment)工具对增压发动机的点火提前角进行了优化,然后优化了不同压缩比和不同过量空气系数下的点火提前角,对压缩比和过量空气系数进行了计算分析.结果表明:仿真模型具有较高精度,方案2为4种涡轮增压器方案中最佳方案,并对该方案进行了台架试验,仿真结果与试验结果误差在4%以内;通过优化点火提前角,扭矩最大提高了9.3%;在各最优点火提前角下,压缩比为12时最优,过量空气系数为1.1时具有最佳经济性.     

基于装配力的车用燃料电池气体扩散层内部传质研究

建立二维固体力学模型以及三维、稳态、恒温单通道直流道质子交换膜燃料电池（PEMFC）模型,在研究装配力引起的气体扩散层（GDL）受力变形的基础上,充分研究GDL局部应变造成的孔隙率、电导率、渗透率以及扩散系数的分层分布现象,并将各系数的分布情况代入单体PEMFC模型中以探究装配力对GDL传质的影响。研究结果表明：装配力会通过引起GDL的局部应变从而改变其孔隙率、渗透率、电导率以及扩散系数,进而影响GDL中的水气传输以及电极内部的电流密度的分布,最终使得PEMFC的性能得以提高。     

SUV前端造型对行人下肢损伤影响的定量研究

为在造型设计阶段充分考虑汽车的行人碰撞安全性能,以提高汽车的开发效率和行人安全性,提取了77款SUV侧视图的轮廓线及其特征参数,构建并验证了SUV前端造型的简化有限元模型,并依据Euro NCAP评价规则进行行人安全性能仿真。以造型特征参数为自变量,损伤参数为因变量,采用多重线性回归分析方法分别对有无扰流板的两类车型筛选出对下肢损伤有显著影响的造型特征参数,并建立回归模型。分析结果表明,有前保险杠扰流板的SUV在造型设计时应增大保险杠中心离地高度、保险杠宽度和扰流板相对于保险杠的前伸量;无扰流板的SUV则应增大保险杠上参考线离地高度、进气格栅曲率半径,减小保险杠下参考线离地高度。建立在量产车型造型特征基础上的汽车前部简化模型通过Euro NCAP试验数据的验证,不仅能表征造型信息,也具备结构属性,对于结构设计前的造型设计具有指导作用。     

基于离散单元法的干燥滚筒扬料叶片设计与仿真

设计了一种一道折弯干燥滚筒扬料叶片,建立了基于EDEM离散元仿真模型,分析确定一道折弯叶片的主要工作参数与结构参数,并进行仿真试验。正交仿真试验结果表明,叶片的结构参数对扬料均匀性的影响从大到小依次为:腹板高度、折弯角度、翼板高度与腹板高度比值。对于直径2500mm、转速8.3rpm的干燥滚筒,当叶片腹板高度为140mm、折弯角度为120°、翼板高度与腹板高度比值为0.75时,叶片扬料均匀性最好,与实际试验结果基本吻合。     

锯齿形涡发生器在车用散热器中的应用研究

为了保证工程车辆散热器工作稳定性,降低空气侧涡流产生的影响,针对散热器翅片几何特征进行改进。首先,对比管片式散热器模型的仿真结果与试验数据,以验证仿真模型的准确性;然后对安装锯齿形涡发生器的散热器模型进行仿真,计算改进前后散热器JF因子并进行比较;最后,对不同涡发生器结构参数下的散热器进行对比分析。结果表明:空气速度在2～12 m/s区间时,新散热器的JF因子高于原散热器,当流速为12 m/s时,改进散热器的JF因子高出约30%;对比分析不同涡发生器结构参数水平下的散热器,气流攻角30°和涡发生器高度2.34 mm对散热器传热系数和压力损失影响最大,涡发生器宽度变化对其影响很小,锯齿高度对压力损失影响较大,但对传热系数影响很小。     

汽车车门过开强度分析与试验研究

以某车型为例,对该车门进行过开强度分析及试验。运用Hypermesh软件建立车门有限元模型,并对车门过开工况进行仿真分析得出车门位移数据和附件受力情况;提出车门过开试验方案,完成车门过开性能测试,得出试验推论;对比仿真结果和试验数据,验证有限元模型的准确性与试验方案的可行性。     

锂离子电池组散热设计及送风策略

通过实验研究了锂离子电池1C倍率放电,20℃自然对流情况下的温升特性。测得了20℃环境温度下电池的充放电内阻特性,并根据某品牌18650型锂离子电池的物性参数以及实验测得的内阻数据建立了电池单体仿真模型,仿真计算了与实验同工况下的温度分布情况,最大误差4.9%。设计了一种包含480节电池的并行通风空气冷却散热结构,并通过正交试验进行了优化,得到了进出风孔距电池的最小距离1mm,上挡板距离电池的最小距离1mm,下挡板距离电池的最小距离1mm的最优结构,使电池组的最大温升下降了5.71℃,最大温差降低了5.06℃。并基于最优结构给出了120s后每60s改变送风方向的往复送风策略,使电池组即使在40℃、2C放电的恶劣工况下也能够工作在25℃-40℃,电池单体温差5℃以下的工作环境中。