车尾凹坑非光滑表面气动减阻分析与优化设计

以凹坑型非光滑车身尾部气动特性为研究对象,探讨了一种将参数化建模、CFD计算和数值寻优方法相结合的非光滑表面气动减阻优化方法。通过分析凹坑型非光滑单元矩形阵列的气动减阻效果,以矩形排布和非光滑单元体尺寸作为优化对象,采用拉丁超立方抽样方法进行试验设计选取样本点。利用CFD仿真得到样本点的响应值,根据响应值建立了Kriging近似模型。在验证了近似模型可信度的基础上,以近似模型为基础进行全局优化。优化结果表明:车辆尾部凹坑单元体矩形排布最大减阻率可达7.9%,较大程度地改善了空气动力学性能。研究结果为汽车非光滑表面减阻和优化提供了理论依据和参考。

汽车凹坑型非光滑表面减阻特性的分析与优化

本文中研究了凹坑型非光滑车身表面的减阻特性。首先探讨了凹坑单元体矩形、菱形、等差等不同排列方式的减阻效果,选取了减阻效果较好的矩形排列方式;然后以单元体直径D、横向间距W和纵向间距L为设计变量,以气动阻力最小为目标,采用拉丁方试验设计方法进行优化;接着利用CFD仿真得到各样本点的响应值,并据此建立Kriging近似模型;最后在验证了近似模型的可信度基础上,以近似模型进行全局优化。结果表明:凹坑单元体矩形排列最大可达7.62%的减阻效果。

凹坑形非光滑表面的耐磨性分析及优化设计

利用两矩形块来模拟实际工程应用中的面-面摩擦副部件,基于ANSYS软件和APDL语言建立了具有正方形凹坑表面的参数化分析模型,采用单因素试验的方法,对凹坑边长、深度和间距对非光滑表面耐磨性的影响进行了有限元分析,为下一步磨损试验作指导。通过研究发现,凹坑表面在接触过程中产生更多的压应变能和弯应变能,从而缓释应力,提高表面耐磨性;随着凹坑边长和间距增大,凹坑表面耐磨性先增大后减小,随着凹坑深度增大,凹坑表面耐磨性逐渐增大;耐磨性最佳的形貌参数为:凹坑边长20μm,凹坑深度80μm,凹坑间距90μm.

轮胎花纹凹坑非光滑表面对抗滑水性能的影响分析

以205/55R16轿车轮胎为研究对象,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic,CFD)的方法对轮胎抗滑水性能进行数值模拟,通过将滑水速度仿真值与滑水经验公式计算值进行对比,验证了滑水分析方法的有效性。为提升轮胎的抗滑水性能,借鉴仿生非光滑减阻理论,在花纹沟槽两侧壁布置矩形排布的凹坑非光滑结构,采用响应面分析方法对凹坑的顶部圆直径、凹坑深度、顺流向凹坑间距和展向凹坑间距4个参数进行寻优,并从流场变化角度揭示了凹坑结构减阻机理。在此基础上,将减阻最优的凹坑结构引入到整胎滑水分析模型中,通过与光滑壁面花纹轮胎抗滑水性能的对比发现,凹坑非光滑表面花纹轮胎可通过降低胎面动水压力实现轮胎抗滑水性能的提升。

凹坑形非光滑表面的优化设计及减摩性能分析

为了探讨凹坑形非光滑表面的形貌参数对于表面摩擦性能的影响,进一步证明自组装凹坑形非光滑表面的耐磨性能,利用Ansys热结构耦合的方法,对影响凹坑形仿生非光滑表面耐磨性的形貌参数及外加载荷条件进行了有限元仿真模拟,并利用能量损耗与能量守恒理论对等效摩擦系数进行了推导,通过等效摩擦系数的对比,最终确定出最优的形貌参数组合:凹坑直径为2μm,间距为4.5μm,涂层厚度为200μm,压力系数为1 000,速度为3 m/s时,凹坑形仿生非光滑涂层表面的减摩性能最佳.并且通过凹坑形仿生非光滑表面与光滑表面在相同外加条件下的耐磨性对比,验证了凹坑形仿生非光滑表面具有优异的减摩减阻性能,与未涂涂层的光滑表面相比其减阻率可达48.42%,与涂有具有相同热物理性能的光滑涂层表面相比,其减摩效率可提高15.57%.

船式拖拉机底板非光滑表面减阻机理研究

基于Fluent软件对船式拖拉机底板建立三维模型,采用数值模拟的方法研究非光滑表面凹坑结构对机身底板的减阻影响。研究非光滑表面凹坑在不同深度、直径下滑行阻力的影响规律,选取最优的凹坑组合成等距排列、等差排列、菱形排列3种结构。分析凹坑结构的减阻机理,发现压差阻力增大、摩擦阻力减小是总阻力减小的原因。结果表明:船式拖拉机凹坑结构具有良好的减阻效果;相比光滑的船式拖拉机底板,非光滑表面凹坑直径为8mm,深度为5mm的等距排列结构的减阻率达到了5. 4%。

水压马达非光滑表面配流副承载特性的数值模拟

为提高低速大扭矩水压马达配流副的承载能力,进而降低摩擦减少磨损,延长其使用寿命,构思了具有6种不同凹坑形状的非光滑表面配流盘。运用数值模拟的方法,对非光滑表面配流盘与马达转子端面组成的配流副间的液膜压力分布和承载能力进行了数值计算,分析了非光滑表面凹坑深度、形状以及转子转速对承载力的影响。结果表明:具有相同凹坑深度的非光滑表面配流副间液膜承载力随转子转速的增加而增大;相同转速下,圆形锥坑、方形锥坑、圆形半球坑所组成的非光滑表面,其承载力随凹坑深度的增加近似呈线性减小,但减小的缓慢,其中圆形锥坑的非光滑表面配流副承载力对凹坑深度的变化最不敏感,且承载力较高;相同转速下,圆形柱坑、方形柱坑、三角形柱坑所组成的非光滑表面配流副液膜承载力随凹坑深度的增加近似呈双曲线规律减小,且承载力在凹坑深度不小于0. 5 mm后基本相同,但比圆形锥坑、方形锥坑、圆形半球坑所组成的非光滑表面承载力小很多。该研究工作对于低速大扭矩海水液压马达非光滑表面配流副的设计及工程应用具有借鉴意义。

尾部扩散器对某跑车气动性能的影响

以某跑车模型为研究对象,探讨尾部小型扩散器对于车身气动性能的影响。在初始模型的基础上,进行CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟计算,并对比风洞试验数据,验证仿真的可靠性。对初始模型的扩散器进行改进设计,加大扩散器的工作区域,研究其对于气动力的影响,并将改进后的扩散器与带有仿生凹坑型非光滑扰流器结合起来,通过数值模拟方法,得出压力和速度等流场参数,比较不同形式的扩散器对于气动性能的改进效果,分析气动力改善的原因。结果表明:通过对扩散器与非光滑扰流器的优化组合,能有效地提高气动负升力,减小气动阻力,达到了调谐车辆气动升力与气动阻力之间的耦合关系的目的。

车身造型参数对凹坑型非光滑表面气动减阻影响研究

采用数值模拟和风洞试验相结合的方法,研究车身造型参数对非光滑表面气动减阻的影响。将凹坑型非光滑结构布置在国际标准汽车简化模型——Ahmed模型的不同位置,通过分析不同位置非光滑的减阻效果,确定添加非光滑表面的位置。探讨改变Ahmed模型的后风窗角度、前端倒角和离地间隙情况下非光滑车身气动特性的变化规律,找出对于非光滑车身气动外形的最佳组合方案。结果显示,离地间隙的大小对非光滑减阻效果影响最大,改变离地间隙的模型比未改变离地间隙的非光滑表面Ahmed模型的气动阻力系数减小了4.3%。

凹坑非光滑表面减阻技术数值模拟研究

对于管道输送,减小输送阻力消耗十分重要。对于减小输送阻力消耗,应用非光滑表面减阻技术尤为关键。利用流体力学知识,通过使用数值模拟软件,建立凹坑理论模型,以RNG k-ε模型为基础进行分析,模拟计算了光滑表面和矩阵排布的凹坑表面。将两种表面流场分别进行数值模拟,得到不同的减阻效果。通过计算分析可以得出,在不同速度下,发现h=0.05 mm的凹坑表面的减阻效果较好;针对12 m·s-1工况下的凹坑表面进行分析,其平均剪切力小于光滑表面,说明凹坑内部的流体在压力差的作用下,产生低速旋流气体,促进主流区域流动,进而减小总阻力。

基于凹坑非光滑体结构的车身气动减阻优化

以Mira斜背式模型为研究对象,将凹坑型非光滑单元结构引入到Mira模型的尾部。以气动风阻系数最小为优化目标,采用多岛遗传算法对凹坑型非光滑单元结构的特征参数进行优化设计。首先对凹坑型非光滑单元结构的特征参数进行实验设计,分析各参数对优化目标的贡献率;其次根据样本点与其响应值之间的数学关系,构建可信度高的Kriging近似模型;最后以此近似模型为基础,在各参数范围内寻求最优解。研究结果表明:在Mira斜背式模型尾部布置凹坑深度为6 mm、横向间距为37 mm、纵向间距为45 mm、直径为41 mm的凹坑型非光滑单元结构,减阻率最显著可达到8.3%。

浅析鸭江隧道洞身开挖施工工艺和方法

本文以鸭江隧道为例,介绍了用洞身开挖方法爆破设计及其施工工艺的控制。

神新准东露天煤矿剥离台阶并段控制爆破方案

根据准东露天煤矿转向方案及经营情况,为提前实现内排、降低剥采比,西工作帮地表不再推进,转为向南推进,西工作帮靠帮工程,剥离台阶并段需采用控制爆破,为降低爆破成本,结合准东露天煤矿的地质条件、岩性特征以及凿岩机具性能诸因素,综合考虑采用缓冲预裂爆破技术。在爆破参数及爆破施工工艺上做了具体要求。

车身单一非光滑表面与双表面耦合的减阻效果

将凹坑型非光滑表面分别布置在汽车工业研究协会(MIRA)给出的直背式模型的顶部和尾部,研究顶部非光滑和尾部非光滑单独作用时的减阻效果,并通过耦合的方法,研究顶部和尾部共同作用时的减阻效果.通过CFD数值计算方法,得出模型的尾流、压力、剪应力以及湍动能等参数,对比模型在不同形式下的减阻效果,并分析减阻原因.研究结果表明:凹坑型非光滑表面能减小模型尾部负压,从而减小压差阻力,并降低湍动能,减小能量耗散;顶部和尾部非光滑的耦合作用略强于单独作用,但小于两者之和.