汽车车身造型设计与气动力分析

为研究车身造型对气动力的影响,根据人机工程相关参数,运用Rhino软件的非统一有理B样条(non-uniform rational B-splines, NURBS)建模技术,构建车身外形,并采用计算流体动力学方法对其外流场进行仿真,得到气动力特性。流场中气流始终附着在车身表面没有出现分离,表明车身造型合理,有利于减小气动阻力。针对尾部结构进行曲线再造,改进后的模型的气动阻力明显减小;附加尾翼和鸭尾造型气动升力减小,侧倾力矩减弱,有利于提高汽车对地面的附着力,提高稳定性,更适合于赛车。文中采用的方法可为设计符合汽车空气动力学特性的车身造型方案及风洞试验提供理论参考。

1维非稳腔空间增强探测CARS技术对稳态燃烧场温度的测量

建立了1维非稳腔空间增强探测CARS实验系统,该系统由光源(YAG激光器、染料激光器)、实验光路和信号采集系统组成。分别测量了空气和化学平衡比为1,甲烷流量为0.7 L/min的甲烷-空气预混火焰中的氮气Q支的CARS实验谱。给出了火焰不同高度处小范围内的温度分布结果,并对实验结果进行了分析,结果表明:预混火焰温度随高度的增加呈下降趋势,测量结果的不确定度优于7%。该技术可用于稳态燃烧场温度的测量。

燃烧流场线CARS测温技术研究

常规CARS采用凸透镜聚焦多束激光于空间一点,在满足相位匹配条件下产生携带该点温度信息的CARS信号。常规CARS一次只能测量一个空间点的温度,难以满足燃烧流场深入研究需要。为了提高CARS测量能力,使得CARS在一次测量中获得更多信息,提出了线CARS测量方法。线CARS测量方法在常规CARS基础上采用柱面凸透镜替换普通凸透镜,使得聚焦位置由焦点变为焦线。由于焦线上的点大部分满足相位匹配关系,因此可以同时获得多点CARS信号。后续光路同样采用柱面凸透镜替换普通凸透镜,通过光谱仪和ICCD相机将CARS信号传输至计算机,解析出聚焦线上CARS信号对应的温度信息,实现CARS测量能力由"点"到"线"的提升。基于平面火焰炉的燃烧实验结果表明:线CARS可以一次有效测量200个空间点的温度信息,空间测量长度约3.6 mm,空间分辨率约18μm,测量结果相对不确定度优于7%,在保持测量精度的同时有效丰富了单次测量信息。

宽带CARS在诊断固体推进剂燃烧场中的应用

为了测量固体推进剂燃烧场温度和氮气组分的浓度,建立了10H z重复频率运转的宽带CARS实验系统。结果表明,氮气CARS谱测量温度的相对不确定度优于4%;在较低浓度范围内,测量组分浓度的相对不确定度优于5%。采用宽带CARS技术测量了常压和2M Pa背景压力下固体推进剂燃烧场,获得了较高信噪比的单次脉冲氮气CARS实验谱,用CARS理论计算软件拟合CARS实验谱给出了固体推进剂瞬态燃烧场温度和氮气浓度随高度的分布。

多工况下氢能源汽车隧道内火灾温度场研究

为了研究隧道内氢能源汽车分别沿上、下、前、后4个方向释放氢气并立即引燃后产生的温度场,使用Fluent软件对氢气释放并立即点燃后产生的温度场进行数值模拟仿真,分析了氢气泄漏方向和隧道通风速度对射流火焰最高温度以及高温区分布的影响,为隧道内通风速度的设定以及隧道内壁防火设计提供科学依据。结果表明:在氢能源汽车沿上、下、前、后4个方向释放氢气工况下,增大隧道纵向通风速度对降低射流火焰最高温度作用有限,但可显著减小高温区体积,从而减少射流火焰高温区对隧道各壁面造成的损伤。因此,在隧道设计阶段,建议适当增大隧道纵向通风速度,最佳通风速度为5.0~8.0 m/s;也可以考虑在隧道最右侧增加应急车道,以增大隧道壁面与车辆间的安全距离,进而保护隧道结构和车辆人员安全。

基于4D光场技术的矿车防碰撞预警系统设计

在矿车行驶过程中,驾驶员很难完全集中注意力,当突发意外时,可能无法及时作出反应,从而导致碰撞事故的发生。为此,基于4D光场测距和人工智能技术,设计了一种防碰撞预警系统。结果表明,该系统能够实现高效、准确的障碍物识别和距离估算,并能够确保矿车行驶的安全性,可在相对较短的时间内完成防碰撞的任务且不受恶劣天气的影响。该系统为工业矿车提供了一种新型的防碰撞解决方案,为智慧矿山的发展作出了贡献。

轨道工程车柴油机散热系统流场分析与结构优化

针对存在散热问题的轨道工程车柴油机散热系统,采用CFD仿真软件,对原结构、改进结构及新造结构的散热系统进行流场分析,结合分析结果对防雨盖板进行结构优化。结果表明,优化后的结构能有效减小空气流动阻力,使流场内速度分布更加均匀,流道阻力显著减小,小于散热风机设计静压值,能满足散热系统对冷却风机的流量要求,解决了因流动阻力过大而引起的柴油机散热不良问题,为轨道工程车柴油机散热系统设计提供参考。

考虑驾驶人交通环境感知的车辆安全势场及跟驰行为建模

安全势场能够描述车辆驾驶过程中周围安全风险的空间分布。针对既有模型重点关注车辆自身运动状态而忽视驾驶人环境感知信息的问题,围绕车辆安全势场模型改进以及其在跟驰模型中的应用展开研究。引入相对状态影响因子和道路交通状态影响因子对既有模型进行改进,强化车辆间相对速度和所处道路交通状态对行车安全性的影响;利用车型系数对实际空间的距离进行修正,研究多车型混合环境下车型差异对行车安全性的影响;利用感知安全势场将前车运动状态与后车跟驰行为建立联系,得到基于感知安全势场的车辆跟驰模型;采用遗传算法对本文所建模型和智能驾驶人跟驰模型、安全势场跟驰模型进行标定。结果表明,上述3个模型在测试集上的均方根误差分别为6.124、8.515、7.248,证明该模型误差最小,能够更为精确地描述车辆跟驰行为。研究成果能为行车安全风险评估和车辆驾驶行为决策提供理论依据。

多系统危象综合征、机体损伤反应综合征细胞生物学机制(淋巴细胞及其辅助T细胞作用——兼述SIRS、CARS与MARS问题)

通过对淋巴细胞基本概念,淋巴辅助T细胞特性及其发生机制等细胞生物学作用讨论,并基于"广义生命时空场"学说与机体损伤反应综合征"SD1D2F"4阶段说之观点,阐述了淋巴细胞及辅助T细胞在多系统危象综合征、机体损伤反应综合征中的细胞生物学机制。

Structural deformation of nitro group of nitromethane molecule in liquid phase in an intense femtosecond laser field

The structural deformation of NO2 group induced by an intense femtosecond laser field of liquid nitromethane（NM）molecule is detected by time-and frequency-resolved coherent anti-Stokes Raman spectroscopy（CARS） technique with the intense pump laser. Here, we present the mechanism of molecular alignment and deformation. The CARS spectra and its FFT spectra of liquid NM show that the NO2 torsional mode couples with the CN symmetric stretching mode and that the NO2 group undergoes ultrafast structural deformation with a relaxation time of 195 fs. The frequency of the NO2 torsional mode in liquid NM（50.8±0.3 cm^-1） at room temperature is found. Our results prove the structural deformation of two groups in liquid NM molecule occur simultaneously in the intense laser field.

基于虚拟边界的二维智能驾驶模型及应用

为了对车辆在复杂异质交通流环境下(如出口匝道处)的侧向和纵向二维运动进行建模和预测,首先提出虚拟边界场概念,从微观层面上分析虚拟边界场对驾驶行为的作用,并据此建立虚拟边界场模型。同时考虑周围车辆的影响,将虚拟边界场理论与二维智能驾驶模型(intelligent driver model,IDM)结合,提出了基于虚拟边界场的二维IDM模型,刻画和预测车辆的二维轨迹。采用动态时间规整(dynamic time marping,DTW)的边界场优化方法对模型参数进行标定,并对模型的有效性进行验证。采用粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)求解出最优虚拟边界场位置,并进行误差分析。结果表明:针对Mirror-Traffic数据,车辆轨迹的预测误差可控制在3.1%~8.2%,针对NGSIM数据的轨迹预测误差可控制在3.8%~28.2%,所提出的模型能够描述并预测传统车辆在匝道处混合交通流环境下的横向和侧向的二维运动。所提出的方法可以为自动驾驶车辆在混合交通流中的轨迹规划提供基础信息。

城市快速路路段行程时间估计方法

为有效提高城市快速路路段行程时间估计精度,本文提出一种基于自适应滤波和网格虚拟车的行程时间估计方法。首先,利用自适应平滑滤波插值获得固定检测器之间的速度数据,实现固定检测器之间的时空速度场重构。然后将重构的速度场细分为若干网格单元,通过计算虚拟车在重构时空速度场的虚拟轨迹估计路段行程时间。最后,选取城市快速路感应线圈实测数据进行实例验证。实验结果表明,本文方法在自由流、平稳流和拥堵流3个运行时段下,均方根误差分别为0.15、0.35和1.06,平均相对误差均低于10%,具有较高的估计精度。

FSAC赛车车身空套设计和仿真分析

针对FSAC赛车在高速行驶时的空气动力学性能问题,进行了车身和空气动力学空套设计和仿真分析的研究。车身设计灵感来源于海豚,进行草绘建模等前期工作。空气动力学套件设计了前翼和尾翼,通过理论计算设计前后轴轴荷分配,根据目标值在Profili软件里进行翼片的选型,对比不同攻角下的翼片组合状态。在ANSYS-Fluent软件中设计不同速度的仿真工况,优化出前翼攻角主翼、襟翼分别为6°、45°,尾翼攻角主翼、襟翼、小襟翼分别为15°、25°、60°时,对比有无空套时各方案的整车外流场气动性能。仿真结果和实车实验表明,赛车具有良好的空气动力学性能,在20 m/s时,赛车的下压力达到478.402 N,升阻比达到2.65,赛车可获得较高的车速和良好的操纵稳定性。

基于改进YOLOv5m的轻量化车脸检测方法

为解决车检站车辆检测中需要对车辆前照灯快速准确定位,同时防止车辆代检的问题,建立了一个车脸检测数据集Car-Data。针对车检站场景中车辆检测问题,提出了一种基于YOLOv5m的轻量化车脸检测方法。首先,将原网络的卷积块替换为改进型跨阶段深度可分离卷积块,以减少网络整体的参数量和计算量。其次,提出增强感受野的空间金字塔扩张卷积模块代替YOLOv5m的主干提取网络中的空间金字塔池化模块,从而提升网络的目标检测精度。最后,在颈部特征增强网络中修改上采样方法,并提出上下层特征融合模块,以减少特征信息的损失。在Car-Data数据集上进行的实验结果表明,改进后的算法相较于原YOLOv5m模型大小减少了48%,每秒检测帧数提高了约10帧,且平均检测精度仍提升了2.02%。因此该改进算法可以满足车检站车辆检测场景中车脸检测的需求。

基于分子力场的网联自主车辆跟驰安全特性及模型

为更精准地描述人车路复杂环境下网联异质车流多维感知与交互所呈现的动态特性,本文提出运用分子动力学势场函数定量描述车辆间相互作用关系的车辆跟驰行为模型,从分子力场角度剖析网联自主车辆的自驱动粒子特性和车车交互行为安全特性,独辟系统分析网联异质车群协同关系和安全态势演化规律的新思路。首先,类比复杂交通场景的网联自主车辆为自驱动粒子,基于分子动力学势场理论推导出网联自主车辆跟驰行为模型表达式,引入速度协同项,建立网联自主车辆跟驰行为的分子力场模型;其次,运用人工蜂群算法,采用High_D车辆轨迹数据对已有的跟驰模型和智能驾驶员模型进行参数标定,验证分析分子力场跟驰模型的合理性及安全性;设计数值仿真实验检验分子力场模型对真实车辆跟驰行为的拟合效果及稳定性表现。数值仿真结果表明,分子力场模型得出的车辆加速度结果与实际数据的平均值绝对误差与均方根误差更低,且受到扰动时波动更小,该模型提升了网联自主车辆跟随行驶的安全和效率,宏观车流运行具有更好的稳定性。网联自主车辆的分子力场跟驰模型可系统描述网联异质车群的动态特性、微观车辆跟驰行为和车车安全交互作用关系,为提高行车安全性及通行效率提供理论基础。

计及车身附件气动干涉影响的汽车流场数值仿真研究

以降低汽车气动阻力、获得最优气动造型为目的,应用计算流体动力学方法对某轿车内外流场进行了数值仿真,分析并总结了车身附件气动干涉和发动机舱内空气流动对整车气动性能的影响。计算结果表明:车身附件对整车气动特性有较大影响。其中,底部结构和轮胎的影响较大;余者(后视镜、雨刮器和门把手)的影响很小。考虑了车身附件的影响后,气动阻力约增加23%;加上发动机舱内空气流动的影响,整车气动阻力共增大约35%。分析还表明,车轮的转动有利于改善车底气流与尾流的相互作用,使气动阻力稍有降低。

直背式轿车起动过程中气动现象的研究

用计算流体力学方法对直背式轿车起动过程中的非定常外流场进行了数值模拟,采用k-ε湍流模型及一阶迎风格式计算出两种加速度下气动阻力和阻力系数.结果表明起动过程中气动阻力有较为显著的增加,并在起动后很短时间内达最大值.当汽车行驶平稳时,阻力趋于某一定值.阻力系数在起动过程中急速下降,起动结束后变化平缓,也趋于某一定值.起动过程中,车尾部逐渐形成旋涡,汽车头尾部压差逐渐变大,行驶平稳后,压差变小.

FSAE赛车车身外流场优化设计与数值模拟

针对某型FSAE赛车外流场的气动造型设计与优化展开研究,采用三维建模软件CATIA对赛车车身曲面进行初步设计,总结了车身造型优化设计的方法,并对整车车身、车架、车轮、悬架、座舱、95%百分位人体模型、发动机总成及传动系统进行建模与装配,建立了简化的原车型三维模型及四种相对优化的车身局部改型方案。利用ANSYS Workbench集成的流体分析软件Fluent对原车模型及改型方案进行仿真计算,对比改型前后对整车气动性能的影响,得出赛车车身及周围流场的压力和速度分布情况。结果表明原车型气动升力偏大且局部流场存在紊流,改型后的四种方案在不同程度上使整车气动阻力和升力等气动性能得到改善,对提高赛车操纵稳定性和安全性有重要意义。

基于磁场检测的自平衡巡线智能小车设计

文中以第七届"飞思卡尔"杯大学生智能车竞赛为背景,以飞思卡尔MC9S12XS128单片机为核心,设计了一种自平衡巡线智能车系统。本设计基于倒立摆的动力学模型,经过卡尔曼滤波算法对陀螺仪和加速度计的输出信号进行处理得到智能车的角速度和倾角,再通过PID运算处理后的输出控制智能车的平衡、前进和转向。实验及实际比赛表明,本智能车系统可稳定运行,具有速度快,转向灵活,抗干扰性强的特点。

悬浮红细胞长途运输的温度控制

目的：探讨战争或突发事件情况下悬浮红细胞长途运输的保温方案,为以后的血液运输提供参考。方法：将野战运血车按最大容量装载悬浮红细胞,利用综合保温方式控制运输温度。结果：在72 h的运输过程中,尽管无法正常运行野战运血车的制冷系统,但悬浮红细胞的温度始终维持在2~6.2℃,达到血液的运输温度要求。结论：在无法确定运输时间、无法保证单种制冷方法制冷效果的情况下,利用多种方法可有效保障悬浮红细胞长途运输的温度。