汽车雨水管理的数值仿真与评价

汽车在雨天行驶时,落到侧窗表面的雨水会影响驾驶员的侧向视野和后视野,从而危及行车安全,故侧窗雨水管理对于整车安全非常重要。但迄今为止对于侧窗雨水管理问题尚未有一个统一而有效的评价方法。为此,本文中应用液膜模型和拉格朗日粒子模型对某款SUV进行了雨水仿真,基于人机工程学和粒子束轨迹技术提出了侧窗雨水管理的评价方法,并对仿真结果进行了相应的分析。     

某乘用车A柱风噪仿真及优化

采用CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)方法对某乘用车型的A柱风噪性能进行数值模拟,得到了不同工况下A柱区域的气流分离结果。结果表明原方案的A柱气流分离明显,存在风噪风险。通过CFD方法提出多种优化设计方案,并对优化方案进行单因素和综合因素分析,得到最优方案,有效减小了气流分离,降低了A柱的风噪风险。     

某商用车驾驶室A柱撞击仿真与结构改进

为提升某商用车的被动安全性,本文依据GB26512-2021建立了商用车驾驶室A柱撞击有限元模型,通过对模型中过程能量和增加质量的分析验证了本模型的有效性。对驾驶室主要吸能部件和载荷传递路径进行分析,通过建立参数分析模型,快速识别出对被动安全性能提升影响最大的部件;针对钣金件的结构特点提出了基于结构力流分析的改进思路,即通过设计合理的力流引导结构使力流传递顺畅;通过仿真分析发现改进结构有效提升了乘员生存空间。     

基于VOF方法的某SUV车型涉水性能仿真研究

车辆在涉水过程中由于水溅入发动机机舱内部而导致熄火和部件损坏。为了在车辆设计阶段有效地解决该风险,基于流体体积函数法（Volume of Fluid,VOF）追踪气液两相流动界面原理,在STAR-CCM+仿真软件中建立某SUV车型的涉水仿真模型,分析其在不同水位高度下的涉水过程,并对机舱内水的体积分数和飞溅高度进行监测,得出水流从进入机舱到稳定的相应结论,确定车辆涉水过程中的风险区域。在此基础上,对车身前部和发动机机舱内部结构提出了一套优化方案来提高车辆的涉水性能。     

汽车侧窗雨水管理的计算流体力学分析研究

为分析侧窗雨水管理中A柱漫流对侧窗视野区的影响,通过计算流体力学(CFD)仿真和环境风洞试验相结合的方法,对前风窗玻璃水流越过A柱后在侧窗表面流动的过程进行了分析和研究,证明了 CFD瞬态分析方法能够预测A柱漫流的位置和侧窗水流在风力作用下的运动轨迹.通过A柱优化方案的试验结果对比和流场分析,验证了A柱结构优化能够改善...     

基于驾驶员眼动信息的A柱视野研究

基于驾驶员眼动信息分析了驾驶员在直行、左转、右转、掉头、静止工况下对A柱视野区域以及A柱本体的主要关注范围,确定了A柱视野细分区域的视野重要度排序,并提出了A柱视野的控制原则以及用于测量A柱障碍角的标准修正方法。验证结果表明:GB 11562测量方法、SAE J1050测量方法所得结果与主观评分出入较大,本文提出的标准修正方法与主观评价结果相符。     

基于某轿车正面碰撞的A柱折弯分析与优化

介绍了汽车碰撞仿真的基本理论,按照中国新车评价规程（C-NCAP）规范,以A柱折弯程度为研究对象,建立了汽车整车有限元模型,采用LS-DYNA求解器求解,仿真分析了轿车正面碰撞后A柱的折弯程度,以降低A柱折弯程度为优化目标,分别对前纵梁、吸能盒、前围板以及A柱进行了材料和结构优化,对比优化前后的仿真结果,得知优化后A柱折弯程度显著降低,B柱下端加速度基本不变。     

基于电子透明理念的A柱盲区消除系统

汽车A柱结构所产生的视野盲区问题,对驾驶人员造成较大的视野影响,特别是在高速行驶状态下,一旦驾驶人员对外界环境信息观察不细致,当A柱盲区出现障碍物或者行人的状态时,在大脑短时间反应到采取制动操作时,汽车可能行驶出数十米,造成安全事故,对驾驶人员、汽车、行人等,造成严重的损坏。为此,可针对汽车A柱盲区问题进行分析,结合电子透明理念,设定出技术与设备、系统相结合的盲区消除系统,为驾驶人员提供更为广阔的视野面,令驾驶人员可依据外界环境信息做出及时操控行为,降低安全事故的产生概率。基于此,文章以汽车A柱盲区消除设计的必要性为切入点,对A柱盲区消除系统设计及实现进行研究。     

耦合VOF法的河道三维水流特性数值模拟研究

河道黑臭的重要原因之一是水体流动性降低或完全丧失,导致水体复氧能力衰退,因此河道水动力特性是进行黑臭水体治理的重要依据。目前针对河流水动力进行数值模拟的研究多集中于一、二维,忽略了对河流自由水面的模拟及水流在竖直方向上的运动,不能精确得到河道水力特性。为了寻求一种先进的数值模拟方法来研究河段水流的水动力特性,考虑自由水面运动及水流竖直方向上的流动,建立了耦合VOF法与紊流模型的三维河流水动力模型,并运用无结构贴体网格划分技术建立了河道的计算网格模型。计算结果表明,建立的三维紊流数值模型实现了对自由水面、水深以及流速的模拟,具有较好的稳定性和灵活性。网格模型可以适应复杂的地形边界,能较好的模拟不规则河道边界,适合于天然河道三维水动力场的数值模拟。研究为河流水质的模拟提供基础,并为水生态治理与恢复提供理论依据和决策支持。     

4G15D缸内直喷发动机油气分离模拟分析及试验验证

某4G15D缸内直喷发动机由于在缸盖罩位置布置高压油泵,导致气缸盖罩油气分离部分空间被占用,需要重新设计该款缸内直喷发动机油气分离结构型式。使用CFD仿真分析软件对发动机油气分离器内气液两相流场进行了数值模拟,分析了3种不同结构(改进前后)迷宫式油气分离器的流动分布、压力损失,采用离散模型模拟油滴粒子喷射,假定油滴粒子与壁面碰撞后即被捕捉,进而得出不同直径油滴的油气分离效率,根据仿真分析结果选择最优化设计方案;设计了一种简单而有效的试验方法对油气分离器分离效率间接进行验证。结果表明,采用CFD软件模拟计算方法能够计算出油气分离器油气分离效率,获得的结果反映了流动本质。在模拟分析过程中,油滴直径设定在1～15μm范围内时,根据所需要的油气分离效率优化设计油气分离结构,满足了最终产品要求。同时,在计算分析准确的前提下,提出了相应试验验证方法。     

基于ICEPAK的电机冷却水道仿真分析

基于ICEPAK软件,结合电机各项参数,对现有电机冷却水道结构和另外两种常见冷却水道结构进行仿真对比分析,最终选择更优的冷却水道结构。     

基于元胞自动机(CA)的自行车流建模及仿真

为研究城市复杂的混合交通，通过分析自行车的行驶特性，建立了包括元胞尺寸、速度、状态空间及属性、元胞的邻域与局部元胞演变规则的单向自行车二维CA模型。理论分析和数字仿真表明，该模型不仅能灵活有效地描述自行车流，而且其速度-密度特性和最大通行能力的数值范围均符合实际或经验数值。利用该模型还分析并仿真了车道数对单车道自行车通行能力的影响：随着车道宽度的增加，单车道通行能力随之增加，但幅度呈递减趋势，且车道数增长到一定时，通行能力不再继续增长。     

一种新的基于细胞模型车流模拟方法

考虑到原始细胞传输模型(CTM)在处理多细胞汇合、分岔以及多对细胞流线间交叉等情形时存在明显的局限性,通过分析细胞间车流流线关系来反映多种不同细胞连接结构,提出一种新的基于细胞阶段传输车流量累计模拟方法(简记ASCF-TS),不仅满足了细胞内车流的FIFO规则和细胞输送车流能力约束,同时也能满足流线交叉点的车流输送能力约束,有效处理车流流线交叉产生的优先权问题,增强了CTM模型的适用性.最后的数值算例结果表明,所提出的ASCF-TS车流模拟方法能有效处理多细胞汇合、分岔情形,且相比较于原始CTM模型,能模拟出车流在交叉口流线交叉的滞后影响,方法具有较强的时间有效性.     

基于SST湍流模型的超车时汽车外流场变化的仿真分析

基于k-w模型的SST(剪切应力输运)湍流模型综合了k-ε和k-w湍流模型在边界层内外计算的优点,能够准确及时预测分离的特性。利用SST湍流模型对轿车超越轿车的过程运用计算机仿真技术进行数值模拟,得出被超轿车在此过程中的气动阻力系数和气动侧力变化曲线图,并对这一工况进行了分析。     

基于不同风格行驶模型的自动驾驶仿真测试自演绎场景研究

为了验证自动驾驶汽车决策结果的安全性,提出一种具有自主决策和交互能力的行驶模型生成方法,该行驶模型作为背景车被用于构建自演绎仿真场景来测试自动驾驶汽车的连续决策能力。首先,以强化学习为基础、结合遗传与进化思想,创新地设计并生成了具有自主决策和交互能力的不同风格行驶模型;然后,在模型构建阶段分别训练生成了保守、普通和激进3种风格的行驶模型,其中普通风格行驶模型的训练参数来源于自然驾驶数据集highD的车辆参数分布,保证了该行驶模型的真实性;最后,在普通风格行驶模型的基础上设计并训练出了具有显著激进特征的激进风格行驶模型,以增强自演绎场景的复杂性和测试效果。结果表明：在模型真实性方面,以highD数据集中的跟车速度、车头间距、换道时刻下碰撞时间等参数的分布为真值,研究所生成的普通风格行驶模型的参数分布与真值的平均相似程度为88%,相较于基于规则的智能驾驶人模型（IDM）提升了20.3%;在场景测试性方面,以被测系统为主要责任方的碰撞次数为评估指标,研究生成的不同风格行驶模型所构成的自演绎场景的测试性约是由IDM构成的基线场景的7倍。因此,设计和生成的行驶模型所构成的自演绎场景可以有效支撑面向自动驾驶决策系统的仿真测试。     

基于 FLUENT 软件轮胎滑水现象模拟研究

基于FL U EN T软件模拟了轮胎滑水产生过程,并计算了不同轮胎花纹、不同车速及不同水膜厚度等条件下轮胎所受动水压强的大小。模拟分析结果表明:①复合花纹轮胎最不易发生滑水,横向花纹次之,纵向花纹最易滑水;②当水膜厚度不变时,同一轮胎所受动水压强随车速的增加而增加,且增长速度随着车速的增加而增加;③当车速不变时,同一轮胎所受动水压强随水膜厚度的增加而增加。以动水压强等于轮胎内部压强时轮胎发生滑水为判断标准,建立了轮胎临界滑水速度与水膜厚度的关系,并根据已有水膜厚度方程,推算出了临界滑水速度与降水量的关系。     

基于城市主干路交通流数据的跟驰模型标定

根据某种机理建立的交通流模型需要通过模型标定和验证后才能具体应用到实际中.通过采用视频处理技术,对陕西省西安市二环主干路和浙江省舟山市昌洲大道上上下高峰时期内的车辆微观运动录像进行技术处理,提取得到了包括位移、速度和加速度的车辆微观运动轨迹数据.根据这些交通流数据,采用Levnberg-Marquardt算法,分别对跟驰理论中2个典型的跟驰模型,即惯性模型中的敏感系数、安全时间间隔、最小安全车间距、允许速度和智能驾驶人模型中的理想速度、安全时间间隔、静止安全距离、启步加速度和舒适加速度进行了标定和验证.针对惯性模型,当允许速度大于实际速度时,位移均方差和速度均方差的平均值分别为2.8m和0.58 m/s,当允许速度小于实际速度时,位移均方差和速度均方差的平均值分别为2.22m和0.49 m/s;针对智能驾驶人模型,利用早、中、晚3组数据进行标定,得到的位移均方差和速度均方差的平均值分别为0.12m和0.10 m/s,0.07m和0.10 m/s,0.75m和0.27 m/s.因此,惯性模型与智能驾驶人模型都可用于描述城市主干路近饱和状态(即跟随车辆的最大速度远小于允许速度的行驶状态)下的车辆跟驰行为,而且当智能驾驶人模型中的加速度指数取较大的值时,它较前者更为适合.