王宏楠【油画作品】

王宏楠（1976-），女，汉，山东烟台人，首都师范大学教育硕士，烟台大学建筑学院讲师。单位：烟台大学建筑学院

基于ANSYS与ADAMS/Car联合仿真的轿车副车架结构分析

以制动工况为例,利用ANSYS与ADAMS/Car联合仿真的方法对某轿车副车架进行结构强度计算和模态分析。静力计算结果与材料许用强度的分析以及模态频率与激振频率的分析表明:采用联合仿真的方法可以快速有效的验证副车架的强度及动态性能是否满足使用要求。该方法可为缩短副车架开发周期及相关改进设计提供参考。

超临界环境条件对碳氢燃料液滴蒸发特性的影响

利用开发的计算模型对壬烷液滴在氮气中的蒸发过程进行了数值计算,研究了超临界环境条件下环境压力、环境温度以及液滴初始温度对液滴蒸发特性的影响.结果表明:环境压力越高,在蒸发过程中液滴表面温度的升温速度越快;并在蒸发初期液滴直径的增大越显著,同时液滴表面发生迁移的时刻越早.环境温度越高液滴的蒸发寿命越短,液滴表面发生迁移的时刻越早,并且在蒸发初期液滴直径的增大越不明显.随着液滴初始温度的升高液滴的蒸发寿命和迁移时刻几乎均呈线性趋势逐渐减小,液滴初始温度的高低只会使液滴的蒸发过程整体上提前或延后.

亚/超临界压力下碳氢燃料液滴的燃烧特性

建立了一个适用于超临界压力下包括能够正确描述跨临界迁移现象的液滴燃烧模型,提出了跨临界迁移时刻液滴表面处燃料质量流束有限的新观点.利用开发的计算模型,以碳氢燃料液滴自燃着火为研究对象,研究了亚临界和超临界压力下单液滴的燃烧特性,并从传热传质过程出发,阐明了跨临界迁移前、后液滴燃烧过程的热质输运机理及物理控制因素.结果表明:在亚临界压力下,液滴燃烧不会发生跨临界迁移现象,燃烧过程始终受燃料在液滴表面处相变的控制,液滴的燃烧速度取决于传热过程,并且液滴温度受该压力下燃料沸点的限制而增长缓慢.而在超临界压力下,液滴着火之后很快发生跨临界迁移现象,此后燃料向燃烧反应区域的扩散不存在相变,液滴的燃烧速度取决于传质过程,并且液滴温度不再受燃料沸点的限制而持续升高.

基于单步预测的模型参考自适应逆控制

针对非线性系统,提出一种基于单步预测的模型参考自适应逆控制方案.该方案将预测思想引入自适应逆控制中,采用Elman网络作为模型辩识器,利用它建立非线性系统输出的预测模型;采用模糊神经网络作为自适应逆控制器,由预测误差进行参数的在线自适应寻优.仿真结果表明,该方案具有很好的跟踪效果和较强的鲁棒性.

基于RBF神经网络二级倒立摆系统的PID控制

针对二级倒立摆系统,提出一种基于RBF神经网络的PID控制方法。该方法采用RBF神经网络对PID控制器的参数进行优化修正,从而使控制器处于最优状态,实现二级倒立摆的稳定控制。仿真结果表明,该方法的控制精度较高,响应迅速,超调量较小。对于多变量、非线性、不稳定的快速系统,具有较好的控制效果。

基于神经网络的自适应逆控制在CSTR中的应用

针对CSTR系统,提出一种基于神经网络的自适应逆控制方案.该方案将预测思想引入自适应逆控制中,采用E lman网络作为模型辩识器,利用它建立CSTR系统输出的预测模型;采用模糊神经网络作为自适应逆控制器,由预测误差进行参数的在线自适应寻优.仿真结果表明,该方案对于CSTR系统具有很好的跟踪效果和较强的鲁棒性.

基于曲线拟合预测模型的自适应逆控制研究

针对不确定滞后系统,提出一种基于曲线拟合预测模型的自适应逆控制方法。该方法将预测思想引入自适应逆控制中,采用四阶龙格库塔法与GM(2,1)灰色模型相结合作为预测模型,用模糊神经网络作为自适应逆控制器,并由预测误差进行参数的在线自适应寻优。仿真结果表明,该方法具有很好的跟踪效果和较强的鲁棒性。

状态方程对高温高压条件下燃料液滴蒸发计算的影响

以实际气体状态方程为基础,建立了单个液滴的高压蒸发模型和数值计算方法,并对庚烷液滴在氮气中的蒸发过程进行了模拟计算。重点研究了RK、SRK、PR三种状态方程对高温高压条件下燃料液滴蒸发计算的影响。结果表明,PR方程在气液相平衡、热物性参数以及液滴直径变化历程的计算上都与试验数据有很好的一致性;SRK方程在气液相平衡、二元混合物临界点以及庚烷相变焓的计算上与PR方程的计算结果十分接近,但在热物性参数和液滴蒸发寿命的计算上相比于PR方程的计算结果偏小;RK方程的计算结果与SRK方程和PR方程相比均存在较大偏差。因此,对于建立单个液滴高压蒸发模型而言,PR方程的精度最高,SRK方程次之,RK方程的精度最差。

燃烧室几何尺寸对喷雾碰壁过程的影响

运用CFD软件对小缸径柴油机三种燃烧室进行了两相喷雾碰壁过程的数值模拟,考察了不同燃烧室形状对碰壁后燃油沿壁面运动、蒸发过程的影响,并比较了近壁面区域燃油浓度和缸内速度场的分布情况.结果表明,燃烧室的几何尺寸对缸内流场有着重要影响,不同的燃烧室对碰壁处燃油堆积程度明显不同,φ℃A=380°时,B型燃烧室燃油堆积情况较A型与C型严重,这主要受凹坑内壁面不同曲率的影响.当活塞运行到φ℃A=390,°碰壁点移动到挤流唇时,进入挤流区的燃油受缸内逆挤流的影响,其发展形态存在很大差异,A型与B型燃烧室油束前锋略微翘起,将有助于避免与缸壁发生“淬冷”,降低未燃HC的排放.在φ℃A=400°时,活塞下行使三种燃烧室后期的流场涡团各异,并直接影响燃油蒸气的分布.

亚临界和超临界压力下燃料液滴的蒸发特性

以实际气体状态方程为基础,建立了适用于高压下的导热系数、扩散系数等物性参数的计算方法,并将高压汽液相平衡、混合物临界点以及蒸发焓的概念引入到液滴表面的传热传质过程中,以此为基础建立了单个燃料液滴的高压蒸发模型.研究了亚临界和超临界压力下壬烷液滴在氮气中的蒸发过程及其物理控制因素,重点探讨了超临界压力下液滴蒸发过程中液滴表面自亚临界状态向超临界状态的迁移过程及迁移条件.结果表明,在亚临界压力下,液滴蒸发始终受相变控制.在超临界压力下,当液滴表面由燃料和环境气体组成的混合物达到其临界点时,液滴表面将发生自亚临界状态向超临界状态的迁移.在液滴表面迁移之后,液滴表面消失,燃料自高浓度的燃料核心向远方场的扩散过程不受相变控制.另外,随着环境温度的升高液滴表面发生迁移所需的最低环境压力逐渐降低.

基于HyperMesh的盘式制动器有限元分析

以盘式制动器为研究对象,基于PRO-E、HyperMesh等软件建立其有限元模型。通过求解计算,对盘式制动器的钳体、制动盘行了强度分析和模态分析。分析结果表明:钳体、制动盘等零部件满足强度设计要求;制动盘的8、9阶固有频率与钳体的4阶固有频率非常接近,易产生共振,引起制动器尖叫。针对制动器尖叫问题,对制动盘的厚度进行了优化分析。优化结果表明,适当的改变制动盘厚度,可避免制动盘与钳体发生共振,并且能够改变盘的振型大小,改善盘式制动器的稳定性。

轿车副车架轻量化设计

以某轿车副车架为研究对象,采用CATIA软件进行三维建模。应用Hyper Mesh对其进行网格划分,在制动工况下对副车架进行初始结构强度分析和自由模态分析。以副车架材料的许用应力及1阶模态频率作为优化的约束条件,利用Optistruct进行拓扑优化设计,副车架质量与原始设计相比减轻了10.28%,使其达到轻量化的目的。

某轿车副车架轻量化设计

以制动工况为例,对副车架初始设计进行结构强度计算和模态分析,然后利用ANSYS对副车架进行尺寸优化,在强度允许范围内,减小副车架零件厚度,达到减轻副车架质量的目的,最后对优化后的副车架强度和模态频率进行验证。结果表明,副车架总质量减轻9.5%,说明该轻量化方法是可行的,为今后的副车架设计及改进工作提供参考。

丁烷—空气超临界燃烧中温度对迁移过程的影响

建立了单一燃料液滴燃烧过程的计算模型和数值方法,并利用之计算了丁烷—空气系统的蒸发和燃烧过程,研究了环境温度对迁移过程的影响。计算结果表明,在环境压力为2倍丁烷临界压力下,当环境温度为丁烷临界温度3倍时,液滴表面状态几乎在着火的同时实现了亚临界向超临界状态的迁移。环境温度低于3倍丁烷临界温度时,液滴会在迁移前着火,并借助火焰产生的热量完成迁移过程;当环境温度高于3倍丁烷临界温度时迁移时间短于着火延迟,液滴不利用燃烧产生的热量而依靠自周围高温介质传来的热量提高自身温度,进而完成迁移过程。此外,随着环境温度的升高,着火延迟时间和迁移时刻均逐渐变短。

充量密度和氧体积分数对柴油机高负荷下热效率和排放的影响

采用试验和数值模拟相结合的方法研究了上止点时的充量密度、温度和氧体积分数对柴油机高负荷条件下的燃烧路径、排放和热效率的影响.结果表明:高的充量密度导致低的全局燃氧当量比,增强了燃氧混合率和化学反应速率,有利于提高热效率.提高充量密度对NOx的形成有两个相反的作用:增加充量的总热容,抑制燃烧温度;增加空气的卷吸率,提高混合气的温度.低的氧体积分数降低了燃油/气体混合气的化学反应速率,推迟放热率.高负荷柴油发动机在燃烧过程中有大量不完全燃烧产物CO形成和存在,这被称为"CO的冷储藏",其推迟了放热率相位,降低了已燃气体的温度,致使NOx排放降低.研究还发现发动机的碳烟排放与"CO的冷储藏"量相关.

基于灵敏度分析的轿车副车架轻量化研究

为适应节能环保要求,减轻副车架重量,建立了副车架的有限元模型和多体动力学模型,利用ADAMS/Car求得副车架在制动、垂向冲击和转弯3种工况下各关键点处的载荷并对其进行强度分析,通过计算模态频率与试验值进行比较,验证有限元模型的合理性。基于灵敏度分析的方法,选择可用于轻量化的零件,以副车架质量最小为目标函数,在约束副车架强度和低阶模态频率不降低的条件下,优化副车架零件厚度。优化结果表明:副车架强度基本保持不变,各阶模态频率均有所提高,同时总质量减轻6.79%。

小型汽油机进气系统参数研究

以发动机循环模拟软件BOOST为平台,建立了小型高速单缸汽油机的仿真模型,并通过实验对模型进行了验证。对不同进气管长度下发动机的工作过程进行了数值计算。当转速较低时,发动机每循环吸入空气量及扭矩随着进气管长度的增加有不同程度的提高;当转速较高时,发动机每循环吸入空气量及扭矩随着进气管长度的增加有不同程度的降低。进气管长度的增加还会使发动机的最大扭矩转速向低速偏移。计算结果为小型汽油机的改进和优化提供了依据。