基于动态双向耦合的高速汽车侧风稳定性控制研究

针对高速汽车在侧风环境下的气动稳定性问题,基于大涡模拟(LES)及五自由度车辆模型,建立了汽车空气动力学与汽车动力学的动态双向耦合分析模型.考虑了主动前轮转向的主动控制(AFS)对高速车辆侧风稳定性的影响;采用调整车辆质心位置的方法验证了动态双向耦合模型的鲁棒性.对在某轿车在有、无驾驶员及有、无AFS控制下的运动及流场特性进行了对比分析.研究结果表明:在侧风作用下车辆的侧向速度及横摆角速度对高速车辆的气动稳定性有着重要影响;在无驾驶员条件下,有AFS控制的车辆仍能回到正常行驶路线,而无AFS控制的车辆无法回到正常行驶路线;在有驾驶员条件下,无AFS控制车辆最大侧向位移为1.1m,有AFS控制车辆最大侧向位移0.47m,表明AFS控制有助于提高车辆侧风稳定性.

不同波长瞬态侧风对汽车气动性能影响分析

利用大涡模拟对某轿车受到的瞬态侧风进行研究,并采用自定义函数(UDF)控制边界的方法实现了正弦侧风在时间及空间上的瞬态变化,分析了三种不同波长的正弦侧风对气动力系数的影响,并将结果与风洞实验及稳态模拟的结果进行对比。结果表明:受到瞬态变化的正弦侧风时,气动力系数呈周期性变化,但气动阻力系数的变化频率是气动侧力及横摆气动力矩系数变化频率的两倍;瞬态正弦侧风波长减小时,气动阻力系数的变化范围逐渐减小;在瞬态侧风作用下,A柱对汽车的气动性能产生了重要影响。

车身俯仰运动时流场的迟滞现象研究

通过LES模拟某轿车在行驶时车身发生俯仰运动的流场瞬态变化过程,车身俯仰运动规律为正弦波动,正弦波动的斯特劳尔数为0.13.利用风洞实验验证了该方法的准确性,比较瞬态与准静态模拟结果发现两者变化规律相差很大,说明采用准静态模拟无法真实体现汽车实际行驶时的气动性能.从瞬态模拟结果可以发现车身在最高和最低位置时存在滞后,说明流场在俯仰运动过程中存在迟滞效应.并通过Q-准则可视化车身周围的瞬态流场,从空间和时间上更加深入地了解车身周围复杂流场的瞬态流动.

车用爪极发电机的不同部件对气动噪声的影响

为了明确车用爪极发电机在高转速下不同部件对气动噪声的影响,对车用爪极发电机的气动噪声进行了数值模拟研究,并进行了车用爪极发电机的空载声功率实验,验证了数值模拟的准确性;采用有无前后风扇、爪极,采用圆柱包络体代替爪极方案确定各阶次噪声的来源,明确了前后风扇、爪极对不同阶次噪声的贡献水平。结果表明:在高转速下偶极子是主要噪声源类型;前风扇主要影响8,10,12和16阶次气动噪声,去除前风扇12,16阶次噪声分别降低了6.54 dB(A)和9.04 dB(A);后风扇主要影响6,8和10阶次噪声,去除后风扇噪声分别降低了11.75,2.42,7.38 dB(A);有无爪极对气动噪声影响较小,但采用圆柱包络体代替爪极对气流流动会产生影响,使8阶次噪声有一定变化,这也表明前后风扇是气动噪声产生的重要源头。

新工科背景下“三全育人”模式实践探讨

为主动应对当前世界范围内新一轮科技革命和产业变革以及正在重构全球创新版图,各大高校中工程教育的改革创新显得尤为突出,适时教育部提出了"三全育人"的新型教育理念。为实现制造强国、创造强国的目标、为把美丽的中国梦变成现实,人才的培养是一个必须回答的问题。因此,在新工科背景下实施"三全育人"的新型教育理念和教育模式是一项极其重要的活动,也为提升学生素质、为社会发展也起到了强有力的助推作用。

机械工程创新型人才实践教学新模式探索

对工科专业传统教学体系模式存在的问题进行了详细分析,结合当前新工科人才培养目标及当今创新型人才的特征,对在新工科背景下机械工程所需要的创新人才实践教学模式进行了深入的探究。

机械工程专业教学改革探究

本文结合机械工程专业特点,针对教学过程中存在的教材缺乏、实践练习不足以及与毕业论文写作结合不够和毕业实习偏于形式等问题,基于对课堂教学模式,从教学模式、教学内容、教学手段和考核方式等方面,对机械工程进行教学改革,提高机械工程专业相关课程的教学质量。

行为导向教学法在汽车维修工程课程教学中的运用

汽车维修工程是汽车服务工程类专业的主要专业基础课之一，针对于高等本科院校人才培养目标，在以培养能力为基础前提下，本文将行为导向教学法应用于汽车维修工程课程中进行了探讨。首先对行为导向法的认识进行了阐述，并对汽车维修工程课程教学方法改革的重要性进行了说明，接着将行为导向法应用于汽车维修工程课程教学中，最后提出实施行为导向教学法的建议，以便更好提高教学效率。

基于集成方法的汽车除霜除雾风道改进

针对目前汽车除霜除雾性能普遍不高的问题,采用RNG k-ε模拟的计算方法,对某车型前挡风玻璃除霜除雾性能改进进行了研究。首先,利用试验验证仿真方法的准确性;然后通过分析初始模型的除霜除雾性能,提出了在除霜除雾风道中添加4个导流板,把导流板的6个结构尺寸作为优化变量,将前挡风玻璃A,A′和B区的努赛尔数作为优化目标,同时为了提高优化效率,基于一种计算流体力学与优化算法相集成的方法,对除霜除雾风道结构进行优化改进进而得到最优参数;最后,将改进后的风道系统应用到除霜除雾性能分析。研究结果表明:在不增加空调送风量的前提下改进后的风道送风分布更加均匀,A区和A’区的努赛尔数分别提高了13.2%和7.7%,除霜除雾性能得到明显改善。

汽车侧风稳定性的双向耦合方法研究

基于汽车空气动力学与系统动力学双向耦合提出了一种Fluent与Matlab的在线耦合算法.并对侧风工况下某微型面包车的气动以及稳定性进行研究.汽车在9m/s的稳定侧风环境下行驶1s,双向耦合方法相对于传统的单向耦合方法计算得到的汽车侧向位移、侧向力、横摆力矩分别减小3.3%,4.8%,17.8%,相应的汽车侧向速度、横摆角速度等的差距都超过了6.0%.并且这种差距会随着作用时间的增加逐渐增大.结果表明:车辆运动状态受气动力的影响不能忽视;汽车的侧向力并不一定随着横摆角变大而增大,要综合考虑汽车的侧向速度与横摆角速度的影响;双向耦合方法建立了汽车空气动力学与系统动力学之间的紧密联系,得到的结果更加切合实际.

轿车尾随集装箱车外流场计算仿真分析

利用计算流体力学(CFD)软件对一辆小轿车尾随一辆集装箱车的过程进行了数值模拟,得到了在尾随过程中小轿车的气动阻力系数和气动升力系数相对变化曲线图.通过仿真结果可以得出尾随的过程中,轿车的气动阻力系数随两车间距离的减小先降低,当两车间距达到2倍的轿车车长时,气动阻力系数达到最小,随着间距的进一步减小气动阻力系数增大;而轿车的气动升力系数在车距小于2倍轿车车长时随车距的减小而增大,当两车间距为轿车车长时气动升力系数达到单独一辆车行驶时的2倍.通过计算可以得出在气动阻力系数最小时轿车省油13.7%的结论.

汽车雨刮器的瞬态气动特性

通过编译用户自定义函数(UDF),利用动网格技术,通过数值计算得到雨刮器的瞬态气动特性,并进行风洞试验验证。通过分析前风窗及雨刮器表面的压力及流场分布,探讨作用在主、副雨刮器上气动升力及气动阻力的变化规律及其对雨刮器稳定性的影响,并引入6个离散位置的稳态计算以进行对比分析。研究结果表明:雨刮器在刮刷过程中受到的气动升力及气动阻力存在最大值,且遵循一定的变化规律,下行时受到的气动升力及气动阻力比上行的大,上行时受到的气动升力及气动阻力大于稳态值,作用在主雨刮器的气动升力及气动阻力比副雨刮器的大;采用的数值模拟方法充分捕捉到雨刮器刮刷过程中的动态效应,所得部分结果与风洞试验结果相吻合,可用于雨刮器的设计与气动特性评价。

基于改进LRNk-ε模型的汽车气动特性研究

针对由Jones和Launder提出的LRN(低雷诺数)k-ε湍流模型对转捩预测不足等问题,引入全应力限制(TSL)方法及流线曲率因子以改进湍动能耗散率及湍流黏性系数,最终获得了一种改进的低雷诺数湍流模型,并将其应用于汽车外部流场计算仿真中,利用ISIS-CFD求解器实现计算。将计算结果与其他常用于汽车外部流场仿真的湍流模型以及风洞试验得到的结果进行了对比分析,结果表明,在同等计算条件下改进LRNk-ε湍流模型能更加准确且高效地模拟车身表面的气流分离以及尾部流场。

基于尾气排放控制尾涡的新型减阻方法研究

以某微型客车为研究对象,采用大涡模拟的计算方法,研究尾气排放控制尾涡的新型减阻方法。首先,通过风洞试验验证仿真方法的准确性;然后通过瞬态计算,分析了尾涡对气动阻力的影响机理,以及基于尾气排放控制尾涡的可行性;最后,研究了尾气管布置在不同位置时对减阻的影响。提出了尾气脉动排放来进行减阻,研究了尾气排放周期对减阻的影响,并对比分析了尾气以定常与脉动排放的减阻机理。结果表明:与未考虑尾气排放情况相比,考虑尾气排放会有一定的减阻效果,按一定位置布置的圆形尾气管减阻达到3.64%,并且尾气脉动排放较定常排放减阻效果更明显,当尾气以0.08s为排放周期时,最优减阻达4.76%。

课赛融通背景下工程制图课程的教学模式改革与实践

工程制图是工科学生必修课,尤其是机械专业的学生,也是工程技术人员必须掌握的一门工程技术。工程制图的主要目的是培养学生理解空间几何形状的能力,掌握读懂和快速绘制机械图纸的基本技能。本研究旨在将教学有关内容与学生竞赛结合起来,提高学生的课外实践探索能力,引领正确且具有创新性的教学模式。再在工程制图课程上培养学生理解空间几何形体的结构,形成良好的空间逻辑思维,进而掌握机械绘图的基本技能。

基于动网格技术的风挡除霜新方法的数值模拟

运用CFD方法对某车型挡风玻璃除霜过程数值模拟,针对现有国标规定分区中A区除霜过慢的问题,提出了一种除霜新方法,在风口处设计能绕自身轴线回转的导流叶片,结合动网格技术,计算除霜瞬态过程.结果表明:叶片初始偏转角度为42°,A区的除霜效果最好,努赛尔数提高13.7%,270s时刻,令叶片以角速度ω=0.073 3rad/s偏转,280s时刻回转至初始位置.A区霜层除去80%面积所需时间与原模型相比缩短60s,在保证除霜完全的基础上优先除去A区霜层,实现驾驶员视野的快速清晰.

汽车尾随情况下外流场计算仿真分析与研究

利用计算流体力学(CFD)软件CFX对轿车尾随集装箱车的过程进行了数值模拟,得到在尾随过程中轿车的气动阻力系数相对变化曲线图,并对尾随时轿车外流场进行分析与研究,仿真分析表明:轿车的气动阻力系数随两车距离减小而减小,当车间距为2倍的轿车车长时达到最小,车间距再减小时气动阻力系数又增大。

基于OPNET的星型工业以太网列车通信网络仿真研究

利用网络仿真软件OPNET构建星型工业以太网列车通信网络(TCN)拓扑结构,并进行节点建模和业务建模.研究不同数据包大小、产生间隔和网络带宽,对以太网时延、数据包冲突和重传次数的影响.结果表明:通过增大数据包产生间隔、减小数据包的长度以及增加网络带宽都可以提高列车通信网络实时性.

地方教学型本科高校实验室建设与利用

针对我国许多新建地方本科教学型高校实验室建设过程中存在重复建设、片面追求设备先进性和仪器设备利用率不高等问题,提出资源整合、校企联合、科教结合的实验室建设模式。结合笔者对所在学校机械设计制造及控制实践教学中心的建设实践,表明该模式具有很好的可操作性和实效。

无人机用燃料电池系统性能分析

建立了无人机用质子交换膜燃料电池(PEMFC)动力系统性能随大气环境变化的数学模型,通过Matlab进行仿真,分析海拔高度对PEMFC系统运行状况和热力学性能的影响。结果显示:随着高度的增加,系统输出电压、输出电功率及系统电效率呈下降趋势;当高度一定时,随着电流密度的增加,系统输出电功率有最大值,但电堆输出电压和系统输出电效率下降;氢气进气压力的增大使系统的输出电压、电功率和电效率逐渐增大;为了提高燃料电池系统在一定高度下的性能,需要选择合适的电流密度和较高的氢气进气压力。