强机动超空泡水下航行器空间运动控制面布局

针对超空泡航行器航向舵后置布局在强机动航行时舵效不足的问题, 建立了一种全新的兼顾直航与机动运动的控制面布局模式, 首次提出了非对称分布艏舵的超空泡航行器控制面总体方案, 采用双自由度空化器作为控制面, 水平偏转控制航向, 上下偏转控制俯仰和深度, 且在空化器下部复合抗横滚鳍片。针对某超空泡水下航行器进行了系统动态特性仿真分析, 横滚剩余力矩约从0.1s衰减至0, 极限横滚角小于0.1°。分析结果表明: 以空化器作为艏部航行舵替代常规布局的尾部航向舵, 可以显著提高舵效。     

考虑空泡延迟特性的超空泡航行器运动控制模型

基于超空泡的独立扩张原理, 考虑了超空泡的时间延迟特性, 在随体坐标系中建立航行器尾部中心指向超空泡中心的空间矢量, 提出了可以描述超空泡航行器机动航行特性的运动控制模型。在充分考虑超空泡航行器巡航阶段纵平面为弱机动的基础上, 对运动模型进行了无横滚匀速定深直航简化。所得航行器空间运动模型既考虑了超空泡的延迟效应诱发的空泡脱体现象, 也兼顾了巡航阶段运动特点的描述, 模型封闭, 便于工程应用, 可作为航行器机动运动控制的对象基础。     

超空泡航行器舵效的水洞试验研究

为了获得超空泡航行器可控弹道与总体设计输入条件,对通气超空泡的生成和尾翼舵角的力学特性进行了缩比模型试验.通过改变通气量和尾翼舵角,对模型超空泡的形态和力学特性进行了深入分析,获得了尾翼舵角对升力的影响规律及尾翼舵效随攻角和通气量变化的规律,并探讨了由于空泡尾部重力效应引起的上漂现象的补偿方法.试验结果表明:在沾湿条件下,水下超空泡航行器尾翼舵面升力线斜率可取正值常数进行全域投影,这与同样条件下常规水下航行器相同;完成超空化后,当攻角为0.4°时,主体空泡耦合升力损失将导致舵效减小,且舵效对通气量的改变不敏感;当攻角大于1.2°后,舵效特性逐步恢复,此时主体空泡已经脱离翼面,舵面处于沾湿状态.     

奥迪100型汽车模型表面压力分布的试验研究

本文论述了汽车模型风洞试验的理论基础,介绍了奥迪100型轿车1:5模型在FD-09风洞中的测压试验,并对试验结果进行了分析。     

公铁平层桥梁桥塔遮风效应风洞试验研究

车辆经过桥塔区域时，由于桥塔的遮风效应，其气动荷载会产生突变，且公铁平层桥梁的桥塔由于纵向尺度较大，车辆经过桥塔区域时气动荷载的变化更加剧烈.为明确某公铁平层桥梁上车辆在桥塔区域的气动特性，制作了1/20大比例尺的风洞试验模型；基于优化后的测试系统，测试了车辆通过公铁平层宽幅桥梁桥塔时的气动荷载，研究了车道位置、车辆类型以及桥塔外形对通过桥塔车辆的气动特性的影响.结果表明：越靠近桥塔车道上的车辆，经过桥塔时的横向力系数、摇头力矩系数的突变量更大，正向升力也越大，因而更容易发生侧滑与侧偏；车长对车辆通过桥塔区域的性能有显著影响，长度较小的车辆具有更大的横向力系数突变量，长度较长的车辆具有更大的倾覆力矩系数、摇头力矩系数及点头力矩系数突变量；与矩形截面桥塔相比，带倒角的桥塔使得厢式货车的横向力突变量减小了43.7%，使集装箱车的横向力系数突变量减小了25.8%，且使集装箱车的摇头力矩系数突变量减小了29.2%.     

基于DEA的铁路桥梁风屏障防风效果评价

为评价风屏障的防风效果,针对铁路桥梁设置不同高度的风屏障,通过风洞试验测试了单车以及双车交会时的气动力系数.在此基础上,提出用单车的气动力系数衡量车辆风荷载突变效应,以不同轨道位置车辆的风荷载突变量作为评价指标,并采用DEA(数据包络分析)方法评价风屏障的防风效果.研究结果表明:用DEA方法评价铁路桥梁风屏障的防风效果是可行的;当风屏障高度为1.72 m时,防风效果较好.     

隧道路面抗滑性能测定及其对行车安全影响分析

通过自行开发的三轴加速度仪对某山区高速公路的八条隧道的不同位置的路面抗滑性能进行测定,分析了不同路面结构和纵坡下的隧道路面抗滑性能的变化规律.随后,采用汽车动力学仿真技术对附着系数变化下的隧道行车安全进行分析,揭示了事故产生的主要原因.最后,结合国内外隧道路面铺装技术对隧道路面的结构设计提出合理建议.     

隧道路面抗滑性能测定及其对行车安全影响分析

通过自行开发的三轴加速度仪对某山区高速公路的八条隧道的不同位置的路面抗滑性能进行测定,分析了不同路面结构和纵坡下的隧道路面抗滑性能的变化规律.随后,采用汽车动力学仿真技术对附着系数变化下的隧道行车安全进行分析,揭示了事故产生的主要原因.最后,结合国内外隧道路面铺装技术对隧道路面的结构设计提出合理建议.     

激光扫描盾构隧道断面变形快速检测

针对人工检测效率低、变形检测车定位不准、噪点剔除困难、数据处理滞后等技术难题,基于盾构隧道管片环缝灰度图像数学形态特征,通过图像滑窗方式,利用直方图均衡化、缩放、阈值判定等方法快速自动识别环缝,并依据环缝已知位置反向修正隧道里程; 基于距离最小二乘法椭圆曲线拟合,建立了盾构隧道激光扫描噪点三次迭代自动剔除方法; 通过对管片环上各单环激光扫描数据拟合椭圆进行均值处理,并与隧道设计参数或上次检测结果比对,确定了隧道断面变形; 以轨检小车为载体,集成断面三维激光扫描仪、倾角仪、编码器、测距轮和计算机等设备,研制了盾构隧道断面变形快速检测车,开发了配套的数据采集和处理软件,并进行了工程试验和实际应用。研究结果表明：检测时速为5 km·h^-1时,检测车系统隧道内水平和垂直方向直径复测差值绝对值小于2 mm的占比分别为98.41%和96.21%,小于1 mm的占比分别为82.36%和71.92%,系统复测精度为2 mm,多数可达到1 mm,说明环缝识别、噪点剔除、整环收敛变形算法和检测系统具有较高的稳定性和重现性; 检测车可自动采集和处理数据,检测作业后24 h可输出检测分析报告,结果准确可靠,可为盾构隧道结构健康评定和养护提供参考。     

城市隧道出入口视觉适应性研究

车辆由城市道路进入城市隧道时,驾驶员的视觉环境变化较为剧烈,行车环境的突变是城市隧道成为事故多发路段的重要原因之一。采用行车实验与理论分析相结合的方法,研究了城市隧道出入口驾驶员的生理特性,分析了隧道出入口亮度变化、视觉适应性对隧道入口障碍物视认距离的影响。研究结果表明：城市隧道进口一般路段瞳孔直径稳定在1.8mm左右,暗适应区间瞳孔直径从约1.9mm变化到约4.7mm,到完全适应时稳定在4.5mm左右,直至出口位置。     

侧向风作用下车-桥系统的气动特性——基于风洞试验的参数研究

为考虑侧向风作用下车辆运动对车-桥系统气动特性的影响,基于研制的移动车辆模型风洞试验系统,针对轨道交通车辆和公路交通车辆,分别采用三车模型和单车模型,测试了不同工况下车辆、桥梁的气动力系数,讨论了车速、风向角、车辆在桥上所处轨道位置以及车辆类型等因素对车辆和桥梁气动特性的影响.研究表明,随着车速的增大和合成风向角的减小,车辆阻力系数和升力系数存在增大的趋势,车速对单车模型气动力系数的影响更显著;车辆在桥上所处轨道位置不同对车辆、桥梁气动力系数的影响均较大,桥梁气动力系数对车速和合成风向角不敏感.     

地铁B型车车体静强度及模态计算

应用有限元方法及ANSYS软件建立了地铁车辆车体结构有限元分析模型, 根据地铁车辆受力分析和危险程度, 选择拖车(头车) 作为计算、分析对象, 确定了有限元模型的计算载荷、常见计算工况和评定标准, 计算了车体在整备状态下的车体静强度, 分析了整备状态和超常状态下的固有频率和振型。结果表明, 地铁车体静强度在常见计算工况下皆能满足相关标准的要求, 车体一阶扭转和一阶垂向弯曲自振频率偏低, 一般要求车体在整备状态下的自振一阶垂弯频率应大于10 Hz, 以避开转向架的点头频率; 减小结构质量的同时增大结构刚度, 在满足车体强度要求下, 可以实现以降低次要的振型频率来提高主要的振型频率的目的, 并可进一步地减轻车体质量。     

隧道坡度因素对柴油车烟雾排放量的影响

通过发动机台架模拟, 控制吸入气缸一定废气量而营造隧道污染环境, 进行柴油车在实际道路坡度运行时动态烟雾排放测试, 以及在实际隧道环境下, 柴油车坡度运行时动态烟雾排放测试, 获得在不同坡度环境下柴油车烟雾排放的道路实测数据。结果分析表明, 随着道路坡度的增加, 柴油车烟雾排放量急剧上升, 而在相同坡度下, 车速越高烟雾排放量越大, 且隧道内坡度每增加1 %, 柴油车烟雾排放量大约增加70 %~ 1 2 0 %。     

450t过隧运梁车的改进研究

为满足运梁车隧道内运输箱梁的特殊施工要求,结合贵广高速铁路施工工况,对普通运梁车进行了改进设计,解决了450t双线并置梁过隧道的难题。介绍了该新型过隧道运梁车的主体结构,重点论述了大直径工程轮胎的选用、V型翼梁结构及直臂法兰联接承重支座等改进措施。该运梁车的改进设计,对解决桥隧转换频繁的多丘陵地区高速铁路运架梁施工具有一定的参考价值。     

横风作用下高速列车-桥梁系统气动特性风洞试验

为研究高速列车在运营过程中的气动特性, 分析其气动特性变化机理, 设计了2种高速列车-桥梁系统的气动特性风洞试验方案; 开发并建立了适用于在风洞中的高速列车-桥梁系统试验方法与系统; 试验系统分为运动系统与数采系统2个部分; 运动系统基于惯性驱动原理, 以高速伺服电机为驱动力, 通过高强度旋转传送带将缩尺比为1∶8~1∶30的移动车辆模型在风洞中以最高速度50 m·s^-1模拟真实运行环境中运行; 在运动系统的搭载下, 自主研发了一套数采系统, 并在风洞实验室中对有无横风作用下的列车进行了气动特性测试。分析结果表明: 试验方法与系统适用于加减速距离短、瞬时加速度大的试验场景, 且不受车辆外形与基础设施的限制, 可降低设计成本, 提高试验的安全与稳定性; 标准误差与平均值之比均不大于10%, 表明数采系统测试的车辆气动特性有较好的平稳性和可重复性, 能够精准得到列车在不同试验条件下的气动特性; 通过对比有无横风作用下的列车气动特性, 得到列车速度对车辆的气动特性影响极其重要; 列车高速移动时, 其因速度产生的气动影响远远大于横风, 且表面测点平均风压系数最大值可达-10, 反映了静态模型的试验方式不能够满足模拟列车高速运行时气动特性状态。     

基于轴距预瞄的汽车半主动悬架控制及试验

为了研究轴距预瞄控制技术对半主动悬架系统性能的影响, 构建了基于轴距预瞄的1/2车辆半主动悬架综合模型, 结合神经网络和PID控制理论, 提出了单神经元自适应PID控制算法, 设计了轴距预瞄半主动悬架单神经元PID控制系统, 进行了仿真计算。为研究单神经元自适应PID控制策略的有效性及其控制系统的可靠性, 同时进行了基于轴距预瞄的实车道路试验。研究结果表明: 与被动悬架系统相比, 在车速为50km.h^-1时, 车身质心垂直加速度的峰值和标准差分别减少了20.91%和19.11%;车速为60km.h^-1时, 分别减少了24.42%和26.85%, 并且俯仰角加速度也有一定程度降低, 较好改善了车辆的行驶平顺性。     

顺向斜风作用下桥面运动车辆气动特性试验研究

顺向斜风对行车安全的影响不容忽略,为考查顺向斜风对运动车辆气动特性的影响,采用移动车辆模型风洞试验装置,针对缩尺比为1/20的车辆和桥梁模型,测试了顺向斜风作用下运动车辆的气动特性,讨论了风速、风向和风屏障等因素对移动车辆气动特性的影响. 结果表明:移动车辆的五分力系数在不同风速时吻合较好;侧向阻力系数、升力系数和点头力矩系数随着合成风偏角的增大而减小;风偏角较小时,风向角对车辆的升力系数有较明显的影响;风屏障使车辆的气动力系数接近0,且明显地改变了车辆气动力系数随风偏角的变化规律;设置风屏障后,车辆阻力系数的变化率受风偏角、车速和风速等条件的影响.      

侧向风作用下车-桥系统的气动特性——移动车辆模型风洞试验系统

为考虑侧向风作用下车辆运动对车-桥系统气动特性的影响,针对车-桥系统气动绕流的特点,研制了一套移动车辆模型风洞试验系统,在风洞中实现了侧向风作用下车辆运动过程中桥梁和车辆各自气动力的同步测试.该系统可以较方便地改变来流风速、车辆运动速度、测试对象以及车辆与桥梁的相对位置等.根据测试信号时程的特点,提出了相应的数据处理方法,分析了车辆运动过程中桥梁和车辆动态气动力的变化特征.试验结果表明,桥梁和车辆的气动力信号较稳定,试验结果比较可靠.     

隧道进出口线形过渡一致性评价探讨

结合国内外运行车速调研及辽宁省部分高速公路运行车速实测及有关调查,建立高速公路隧道进出口运行车速预测模型及线形设计一致性标准,确定隧道进出口线形一致性评价指标,提出高速公路隧道进出口线形一致性设计建议值。     

事故车辆三维翻滚运动的轨迹模型

为了再现汽车三维碰撞事故,构建了车辆三维坐标系,根据碰撞冲力矩与反向重力矩的关系,推导了车辆纵向倾覆与横向翻滚的临界条件.利用运动学理论及动能转化关系,构建了地面反力作用下的车辆翻滚轨迹模型.以实际事故为案例,利用基于上述模型开发的事故再现分析系统与PC-Crash软件进行再现分析,并与事故现场车辆残留痕迹进行了对比.结果表明,模型再现得到的车辆静止位置及姿态与事故现场一致,再现轨迹除小客车左前轮曲率略小于实际残留痕迹外,其余轨迹与现场痕迹一致.