汽车环境风洞地面区域流场数值仿真

目的探究汽车环境风洞地面区域流场规律,获取风洞边界层抽吸装置的最佳抽吸率和底盘测功机对风洞地面区域边界层厚度、风速、总压和静压的影响规律,并比较MRF法和旋转壁面法对底盘测功机转毂转动模拟的精度。方法运用计算流体动力学方法对汽车环境风洞流场进行数值仿真计算。结果边界层抽吸装置对应于喷口风速120 km/h时的最佳抽吸率为0.048。底盘测功机区域总压呈现下降趋势。相比于存在底盘测功机,汽车环境风洞无底盘测功机时,底盘测功机区域内相同位置的边界层厚度会增加1.28~12.22 mm。在前转毂的前侧、上侧、后侧和后转毂的上侧和后侧会有一个高风速区域,区域内风速比设定风速高1%~4%,与无底盘测功机相比,区域内静压值低0.32~46.02 Pa。在前后转毂前侧和后侧与地面相连接的凹部会有一个低风速区域,区域内风速比设定风速低1%~5%,与无底盘测功机相比,区域内静压值高0.08~49.34 Pa。底盘测功机转毂的转动会使附近区域的地面边界层厚度变大。在前转毂前侧,采用旋转壁面法进行模拟比MRF法地面边界层厚度增加近8 mm,而在其他位置,2种模拟方法对边界层厚度的模拟差别在1.5 mm以内。使用MRF法和旋转壁面法对底盘测功机区域风速和静压分布的模拟精度一致,而旋转壁面法对总压趋势的模拟更加准确。结论底盘测功机会对地面区域一定范围内边界层厚度、风速、总压和静压产生影响,旋转壁面法比MRF法更适合底盘测功机区域地面边界层厚度、风速、总压和静压的模拟。

汽车环境风洞降雨模拟影响因素研究

目的研究自然界降雨量与汽车环境风洞模拟降雨量之间的关系,得到中国气象条件的雨量设定经验公式,为汽车环境风洞模拟降雨量的设定提供理论依据。方法理论分析自然界气象降雨和汽车环境风洞模拟降雨的特点和差异,研究影响汽车环境风洞模拟降雨量的因素。结果在无风条件下,影响汽车环境风洞降雨量的因素有气象降雨量、前挡风玻璃倾角、雨滴直径和车速等。按照车速将降雨分为汽车停止和汽车行驶2种模式,提出结合中国气象条件的汽车环境风洞模拟降雨量的经验公式。结论在相同降雨等级下,汽车停止状态下的汽车环境风洞降雨量一般大于车辆行驶状态。在气象降雨量等级为短时中雨时,行驶汽车的雨量设定值与车速呈指数增长关系。

台风气候大跨度桥梁风振响应研究

以中国东南部沿海台风多发区3类典型大跨度桥梁为例,即长江三角洲区域舟山群岛西堠门大桥,上海长江大桥和珠江三角洲区域广州新光大桥,运用Monte-Carlo随机模拟算法,结合大量台风历史实测数据,再现了台风气候条件下桥位工程场地风环境参数取值特点;考虑桥梁结构几何非线性效应、多种气动力荷载共同作用下的平均风及瞬时风攻角效应,由时域有限元计算方法比较了良态与台风气候条件下大跨度桥梁风振响应。利用大气边界层风洞被动紊流发生装置,再现了台风条件下新光大桥全桥气弹模型流场特征和风振响应过程,基于中跨拱肋二维节段模型高频天平测力试验识别了台风强紊流条件下气动导纳函数,进一步精细化地分析了台风条件下新光拱桥风致振动响应特点。

台风对大跨度钢桁拱桥抗风性能的影响

采用Monte-Carlo台风随机模拟算法的结果和风荷载规范良态气象风环境参数建议取值,在大气边界层风洞中利用被动紊流发生装置再现了良态和台风2类气象条件下的风环境特征.以地处珠江流域台风多发区的广州新光大桥为例,采用全桥气弹模型风洞试验和基于主梁及肋拱测力试验的3维静风稳定性数值计算等手段,详细分析了中承式大跨度连续刚桁拱桥在2类风环境中平均风位移、风致抖振响应和3维稳定性的差异,分析过程比较了2类气象条件下重现期设计风速、平均风和紊流度剖面等因素对于拱桥抗风性能的影响.

热气候风洞内测定种植屋面当量热阻

通过控制和调节热气候风洞内的环境参数,分析了广州地区典型气候环境下佛甲草轻型种植屋面的传热过程。通过求解能量平衡方程,得到了该种植屋面材料的外表面综合换热系数和当量热阻,与《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》中种植屋面的当量热阻基本吻合。

广州新光大桥良态及台风气候抖振试验研究

采用Monte-Carlo台风随机模拟算法模拟台风风场特性并根据风荷载规范良态气候风环境参数建议的取值,在大气边界层风洞中利用被动紊流发生装置再现了广州新光大桥桥位处良态和台风两类气候模式风环境特征,详细比较了两类风环境新光大桥施工和运营状态、设计风速等因素对于新光大桥跨中主梁、主拱肋和施工塔架风致抖振响应的差异,初步解释了抖振响应差别的主要原因。

动态热湿气候风洞实验台的研制

研制风速、温度、湿度、热辐射参数的小时间步长周期性控制的模拟实验环境,是实现建筑围护结构热工性能的重复性实验、研究多孔建筑材料在自然气候要素下被动蒸发降温问题的重要手段.文中研制了一种热湿气候动态风洞实验台.该实验台除具有可调低速风外,还通过设置红外灯、加热与制冷、加湿与除湿装置,初步实现了对室外自然气候要素如太阳辐射、风速及温湿度环境的模拟控制.热湿气候风洞环境测控系统以计算机为核心,通过数据采集卡完成数据采集、反馈和控制指令输出,实现了风洞中环境参数的实时检测、数值显示和数据保存等.经专业机构校正,风洞内辐射照度、风速、温度和湿度的控制精度分别为±10W/m2、±0.2m/s、±0.5℃和±5%.

太阳能被动蒸发用动态热湿气候风洞实验台研制

在传统风洞风速模拟与控制实验技术基础上,通过增加太阳辐射模拟和空气温湿度控制,初步实现对室外自然气候中太阳辐射,风速及温、湿度环境的模拟控制。经过对可视化程序设计的风洞环境测控系统的调试,风洞内4个参数(辐射照度、风速、温度和湿度)各指令值与模拟值的平均偏差分别为-0.6%、+2.9%、+0.7%和- 0.7%,此风洞实验台可以用于含湿建筑材料太阳能被动蒸发降温问题的研究。

地面效应模拟对环境风洞中车辆冷却系统试验影响的数值模拟

针对目前环境风洞普遍缺少地面模拟的情况,通过数值模拟技术,建立1∶1环境风洞模型及整车模型,分析了地面效应对车辆冷却系统环境风洞试验的影响。结果表明:环境风洞在引入地面模拟后,车身底部的流场分布发生变化,主要表现在地面边界层的厚度减少,通过车身底部的空气流速增大,由此降低了发动机舱冷却气流出口的压力,使得通过散热器的冷却空气质量流量增加1.2%左右。

良态风作用下超高层建筑风压特性现场实测与风洞试验对比研究

在完成武汉国际证券大厦表面风压风洞试验的基础上,进行该超高层建筑在内陆良态风作用下表面风压与顶部风速的现场实测,对比分析两种方法所测得的平均风压系数、均方根风压系数、风压谱、相干函数的差异。结果表明:无量纲化实测风速谱和Karman风速谱比较一致;平均风压系数风洞试验结果和实测结果分布规律基本一致,尤其是迎风面平均风压系数风洞试验结果和实测结果吻合较好;而均方根风压系数实测结果比风洞试验结果明显偏大;风洞试验风速谱较实测风速谱的能量分布偏向于高频段,风洞试验风压谱较实测风压谱能量分布范围更宽、且高频段能量占优;风洞试验各测点相干性整体上大于相应实测测点的相干性,且在高频段差异更为明显。

环境风洞阻塞比对冷却模块空气侧流场的影响

为研究不同环境风洞阻塞比对冷却系统试验的影响,通过数值模拟,建立1:1环境风洞模型及整车模型,分析不同阻塞比下冷却模块空气侧流场及前端的速度轮廓.结果表明:随着阻塞比增高,散热器表面风速分布发生变化,而其速度均匀性变化不大,当阻塞比大于0.486时,通过散热器的冷却空气流量有明显下降,降幅达5%;车辆前端的速度轮廓由于阻塞效应的存在发生偏移,且不同区域的偏移量并不一致.因此,对于环境风洞需要根据不同的试验目标进行阻塞比修正.

汽车环境风洞的流场数值模拟

使用计算流体力学对汽车环境风洞的全风道流场进行模拟。结果表明,使用封闭风道,fan边界条件模拟风机风压时,喷口出风速度的计算误差最小。湍流模型对计算结果影响较小,而忽略风洞拐角处导流叶片的厚度,会影响拐角处流动阻力的计算,使喷口速度的计算误差增大。试验段边界层水平抽吸系统的最佳抽吸率在1左右,在相应抽吸量下,试验区域的边界层得到了有效的控制,同时,边界层厚度的数值模拟结果有较高精度。

某超高层建筑行人高度风环境的风洞实验研究

结合长期风速记录,利用Gumbel分布计算设计风速极值,并采用Monte-Carlo法模拟台风作用,推导了风速和风向的联合概率分布。利用Lawson和Penwarden舒适度判别准则,分析风洞试验中Irwin探头的实测风速结果,评估了超高层建筑行人高度风环境舒适度并检验了风环境改善措施效果。结果表明,风气候分析对评估行人高度风环境舒适度有重要影响,部分重要区域(北侧裙房入口、三层室外阳台、东南连桥、西北裙房屋顶等)不满足舒适度要求。采取防风减风措施后,改善了大部分区域的舒适度,而西北裙房屋顶仍不满足舒适度要求,需要调整功能布局。

不同厚度多孔砖在被动蒸发冷却技术中的适应性研究

被动蒸发冷却技术作为自然调和理论的一大支柱,它把调节和控制建筑物室内环境由设备调节的"主动式"转向自然调和的"被动式",从而达到节能效果。分析被动蒸发冷却技术的适用性,实际上也是在寻找建筑环境的后续能源。借助热湿气候风洞实验台,获得含湿多孔砖的热湿特性参数,讨论不同厚度多孔砖的气候适用性,为被动蒸发冷却技术的实际应用提供基础数据。

多孔材料饰面建筑构件的当量热阻实验研究

基于热湿气候风洞实验台测试得到的大量数据,从多种影响因素分析双面热流计法结合风洞实验的可行性,理论分析得到含湿试件在整个实验周期的当量热阻平均值。

多孔贴面墙体构件在热湿气候风洞中的被动蒸发冷却效果研究

在获得多孔材料吸水特性数据的基础上,借助热湿气候风洞实验室,进行广州夏季典型气象日工况下不同多孔材料贴面墙体构件的风洞实验。分析试件吸水特性和内表面热流数据,对比不同试件的隔热性能,得出多孔贴面墙体的被动蒸发冷却适用性。

极端环境下汽车运行工况的风洞试验对标分析

为比较环境风洞(climatic wind tunnel,CWT)模拟极端环境下汽车运行工况的准确性,设计了实际路试与环境风洞的对标试验,采集了典型高温山区路段汽车的运行数据。通过运动学片段分割构造出车辆的行驶工况图。以运动学片段聚类结果所代表的汽车3种运行状态为基础,利用标准化均方误差方法和特征参数值的计算结果对两次试验中汽车行驶工况的关联性与差异性进行具体分析。结果表明:对标试验结果的关联性极强,其细微差异主要体现在第一类运动学片段上,并且频繁的加减速是汽车3种运行状态中对热管理系统升温影响最大的。可见,环境风洞的模拟结果基本上是准确有效的。

覆冰实验均匀风场形成方法研究

本文基于自由射流理论,介绍了在气候人工模拟室试验设备表面形成均匀风的实现方法,通过吹风、吹-吸风和吸风3种方式的仿真计算以及冰风洞缩比试验,建成了一种带低能耗冰风洞气候人工模拟室并实测了试验区风速大小及均匀性,实现了试验区风速在0-10m/s可以自由调节,风速稳定,试验区各点差异小,能耗低,对气候人工模拟室内低温环境无影响,满足输变电设备表面覆冰试验对风的要求,为研究风对输变电设备表面覆冰的影响及覆冰增长规律提供了技术支持平台.

热气候风洞实验台环境测控系统动态工况误差分析与不确定度评定

探讨了热气候风洞实验台环境测控系统动态工况的误差,对系统各环境参数(温度、湿度、辐射照度和风速)的测量不确定度进行评定。通过分析影响系统控制不稳定的因素,找出其规律性,并给出改善建议。

某乘用车制动盘冷却特性的研究

基于某SUV的整车环境,利用数值计算和热环境风洞(CWT)试验的方法,探索了重复制动工况下制动盘的温升和冷却过程,分析了制动盘冷却过程中的散热方式以及冷却特性.结果表明,计算流体力学(CFD)得到的温升和冷却特性曲线与试验结果的一致性较好;对流散热是影响制动盘冷却性能的主导因素;制动盘的温度随冷却时间呈指数关系下降,冷却系数随汽车来流速度呈幂律关系增长.