内外液流通道筒式磁流变制动器制动性能分析

针对传统磁流变制动器磁场利用率不高的问题,提出了一种具有内外液通道的筒式磁流变制动器;通过在缸筒和旋转套筒中增设非磁性器件,使得磁力线蜿蜒通过内外轴向液流通道的6段有效阻尼间隙,从而使该制动器在外形尺寸不变的前提下能产生较好的转矩性能;阐述了内外液流通道筒式磁流变制动器的结构和工作原理,并对有效阻尼间隙在磁场作用下的磁路进行分析;同时推导建立了制动转矩和温度场数学模型;基于COMSOL软件对磁流变制动器电磁场和温度场进行了仿真分析。由电磁场仿真可知,在外加电流为2.0 A、转速400 r/min时,制动转矩可达101.96 N·m,转矩动态可调范围由1.00增加至29.69;由温度场仿真可知,在多次紧急制动下最高温度为42.88℃,符合磁流变液正常工作范围。

新概念车外流场数值仿真研究

使用Yakhot等的新版RNGk-ε湍流方程,首次对菱形新概念车车体气动特性进行了数值仿真。仿真中由于考虑了地面移动边界条件和轮胎转动对流场的影响(这与现实的物理环境基本上一致),因而具有较高的数值精度。对新概念车外流场进行数值仿真研究,揭示了新概念车车身的低阻气动特性的原因,为今后进行具有良好气动特性的车身设计提供参考思路。

三方程在汽车外流场仿真计算中的应用

汽车外流场仿真计算有多种模型,通过仿真和试验研究找到计算精度和效率高的模型对汽车外流场的仿真计算具有十分重要的意义。在使用三方程模型进行汽车外流场的计算中,由于涡粘系数μt考虑了湍流空间尺度和湍流时间尺度对湍流输运的影响,k-ε-v2湍流模型更多地反映了湍流输运的物理机理,有着比切应力传输、k-ε湍流模型更高的计算精度,是汽车外流场较为理想的数值仿真模型。运用涡粘型k-ε-v2湍流模型、切应力传输(Shear stress transport,SST)模型、k-ε湍流模型对汽车绕流进行数值仿真,将计算的阻力系数和试验数据进行对比,结果证实k-ε-v2湍流模型的优越性。给出汽车纵对称面上的压力系数与试验值的对比曲线,使用湍流k-ε-v2模型所计算的距车尾0.1m处的湍动能分布、速度矢量线及外部流线图。

网格质量评价指标对汽车外流场模拟结果影响的研究

为揭示多个网格质量评价指标对气动阻力系数和外流场模拟结果的影响,以MIRA阶梯背国际标模外流场模拟结果为参照,以湖南大学HD-2风洞试验结果进行验证,分析了分别保证5项不同的网格质量评价指标时的模拟精度。结果表明:综合评定指标、纵横比指标、最小角指标、最大正交性指标和歪斜率指标对气动阻力系数的计算均能达到工程精度要求,且对汽车尾涡的模拟均较准确,而仅有综合评价指标能较好地模拟出汽车背部涡流,但涡的大小仍不准确。因此,目前所用的网格质量评价指标尚不能完全满足车身周围流场精细分析的要求。

轿车外流场网格生成策略及数值模拟

采用3种网格策略对某轿车外流场进行数值模拟研究,并应用商业CFD软件STAR-CD进行求解。根据计算过程和结果,分析不同网格策略的效果,论述3种网格策略的特点。数值模拟中考虑了车轮旋转和车轮固定两种边界条件,并将数值计算结果与试验数据进行了对比分析,探讨了高雷诺数k-ε湍流模型的计算精度。

汽车外流场典型湍流模型比较研究(英文)

在三方程(k-ε-v2)涡粘系数(μt)的计算中,不仅考虑了湍流空间尺度对涡粘系数的影响,而且考虑了湍流时间尺度对涡粘系数的影响,即在模型中更多的湍流输运的物理机理得到了描述,因此,三方程(k-ε-v2)有着比二方程:SST和标准的k-ε等模型更高的计算精度,它是汽车外流场计算中较为理想的湍流模型。通过Ahmed类车体和汽车两个算例的阻力系数计算值与风洞试验数据的对比证实了这点。另外使用k-ε-v2、SST和标准的k-ε模型计算的汽车的纵对称面的压力分布曲线与风洞试验值相比,三方程k-ε-v2模型更接近试验值。

会车瞬态气动特性分析与研究

以某轿车实车为研究对象,应用滑移交界面和动网格技术对该轿车会车过程中的瞬态外流场进行了数值模拟,得到了会车过程中该轿车的阻力系数和侧力系数的瞬态变化趋势,结合流场剖面上的压力场和速度场,分析了这种变化趋势的原因,总结了会车过程中汽车瞬态气动特性.研究结果表明:在会车过程中两车周围的流场相互影响,车身受到的气动力在极短的时间内发生剧烈变化.当轿车与轿车会车时,轿车的气动阻力系数呈负正弦,侧力经历两个波峰和一个波谷.二者的变化不同步.当轿车与卡车会车时,轿车的阻力系数、侧力系数的变化趋势更复杂、更剧烈.

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。

车轮前阻风板对汽车风阻的影响

利用CFD方法计算了车轮附近的流场,研究了阻风板位置、曲率半径、宽度及高度这4个因素对整车风阻的影响规律。计算结果表明,阻风板位置和宽度对风阻的影响不大,曲面阻风板减阻效果优于平板阻风板。对这4个因素进行了匹配研究,选定阻风板外侧与车身底部圆弧平齐、内侧与车轮内侧平齐、曲率半径为15 mm、高度为10 mm时,风阻系数降低了14.7%,实现了最大程度的减阻。

超空泡航行器内外流场仿真及性能分析

提出了由水冲压发动机推进的超空泡航行器简易结构。基于Reynolds平均N-S方程、Mixture多相流模型和完全空化模型,建立了超空泡航行器内外流场仿真模型。基于模型,对不同航速和结构参数下航行器流场进行仿真。分析得到航速、进水管路入口直径和喉径对航行器减阻及摄水性能影响规律,进一步计算得到以一定初速发射的超空泡航行器射程和速度变化规律。

边界层网格参数对汽车外流场模拟结果的影响

为了提高汽车外流场数值模拟计算的精度,对边界层网格特征尺寸参数进行优化设计,分析各参数对模拟结果的影响。在MIRA直背车型基础上,选取第一层边界层厚度、边界层总厚度和边界层层数为设计变量进行实验设计,以阻力系数Cd和升力系数Cl为优化目标进行多目标优化,依据响应值Cd和Cl的Pareto图探究各设计变量与响应值的效应影响,最后将风洞试验和优化后数值模拟计算的Cd、Cl及速度流场情况进行对比。结果表明:第一层边界层厚度与边界层总厚度的交互效应对Cd影响最大,边界层层数和边界层总厚度的单因素效应对Cl影响较大;优化后,Cd和Cl的计算误差减小,速度流场显示与PIV实验的一致性亦得到较大改善。

前轮挡板对前轮外流场性能影响分析及优化设计

以某款纯电动汽车为例,利用有限元方法对前轮外流场进行计算、分析及优化设计。依据汽车外形结构特点及尺寸,建立汽车有限元模型及计算域,设定初始条件,进行汽车外部流场性能模拟分析,得出汽车前轮的速度分布云图、压力分布云图及速度矢量图,通过3种方案研究前轮挡板对前轮外流场的影响,选取最优方案。优化后汽车前轮附近的气流更加平稳,能量的消耗减小,改善了汽车动力性能。同时还对汽车优化前后各结构对风阻系数的影响进行对比分析,结果表明优化后汽车风阻系数降低4.118%,汽车能量消耗减小,动力性得到提高。

观音岩碾压混凝土重力坝施工期预留缺口过流温控措施研究

采用三维有限元方法,精细模拟了观音岩碾压混凝土重力坝多坝段的施工过程和导流过程,模拟了施工过程中的温度场和应力场,并分多个工况研究了不同温控措施条件下底板和坝体混凝土的温度应力情况。结果表明,表面流水、控制混凝土内部最高温度等措施是积极有效的。

网格划分对汽车外流场数值计算影响的研究

基于Mira国际标模,采用三种网格方案,每种方案采用两种网格密度,研究其对汽车外流场仿真计算的影响,并与风洞试验数据进行对比。结果表明:三棱柱、四面体及六面体混合方案精度得到有效改善;完全六面体方案由于很难控制的低质量网格导致计算发散,挖掘六面体网格优势是今后的趋势;网格密度对仿真计算的影响主要是基于壁面层网格尺寸,在壁面函数有效范围内,适当减小其尺寸,可以使计算精度得到有效改善。

某中空长航时无人机机载浮标分离安全性研究

研究机载浮标投放过程中气动干扰特性及浮标运动规律,对机载浮标安全投放方案的设计具有重要意义。采用计算流体力学方法对机载浮标投放过程进行数值模拟。通过动态嵌套网格技术模拟浮标运动,结合刚体六自由度运动方程求解三维非定常N-S(Navier-Stokes)方程,模拟基于察/打一体无人机平台的浮标自由投放过程,获得详细的包括浮标运动姿态、运动轨迹和受力情况等在内的数据信息;通过算例,验证本文数值模拟程序的准确性。结果表明:浮标投放过程中,轻质浮标口盖自由分离会对螺旋桨后推式无人机的安全性造成重大影响;考虑浮标口盖固连在浮标降落伞上的状态下,初速度为0 m/s时投放浮标整体(包含浮标、降落伞、口盖)离螺旋桨最近距离为0.151 m,安全余量不够;初速度为1.8 m/s时投放浮标整体离螺旋桨最近距离为0.671 m,满足投放安全性要求。

流道布局对微通道平行流车外换热器性能的影响

基于Dymola软件平台建立了车外换热器仿真模型并搭建热泵系统试验台,研究了流道布局对微通道平行流车外换热器换热和压降性能的影响。研究结果表明,制热工况下,车外换热器采用1∶3的流道布局时,换热和压降性能最佳,二者的模拟与试验结果误差分别在6%和14%以内;制冷工况下,车外换热器采用1∶3的流道布局时,换热量优于其他两种布局,但其压降更大,压降和换热量模拟与试验结果误差在14%和11%以内。综合考虑车外换热器在制冷、制热工况的换热量和压降性能,1∶3的流道布局相对较优。

基于URANS的Ahmed模型外流场分析

基于URANS(unsteady Reynolds averaged navier-stockes)方法,采用标准k-ε湍流模型对Ahmed模型的外流场进行数值模拟.结果表明:网格划分对模拟结果产生较大的影响,故在对Ahmed模型外流场进行数值模拟时,需要进行严格的网格无关性分析;Ahmed模型外流场呈现周期性变化的瞬态特征,采用Q准则能够识别出流场中3个典型涡系;Ahmed模型底涡由流体脱离下表面时产生,并周期性地向下游输运,而角涡由尾部的倾斜段诱导产生.

汽车尾部外流场数值模拟

汽车尾部造型对汽车空气动力学特性有很大的影响,绕汽车的流场在其尾部形成复杂的尾迹。在原始模型的基础上建立了三种不同尾部造型模型,应用FLUENT软件对不同尾部造型的尾部流场进行了数值模拟,得到了相应的阻力系数和尾部流场特性。通过对不同模型的流速和流线分布、湍流动能及不同横向截面涡系的比较分析,尾迹形状可以分为两类,讨论了不同尾部造型对尾部流场的影响,得出了较理想的尾部造型形式。在计算过程中,采用移动地面条件进行地面效应的模拟,提高了计算精度,结果可以为汽车设计提供参考依据。

吸气式高超声速飞行器机体/推进一体化内外流非定常耦合方法

基于吸气式高超声速飞行器机体/推进一体化的气动布局设计方式,文章提出了一种内外流一体化流场的耦合求解方法,其中燃烧室内流场采用考虑有限速率化学反应动力学模型的一维非稳态方法求解,进气道和尾喷管外流场采用二维CFD软件计算,进气道与燃烧室在耦合界面处通过一维平均方法实现静温、静压和Mach数等参数传递.并分别以日本国家航空与航天实验室(NAL)的氢燃料燃烧室模型作为内流场验证算例,以某典型高超声速飞行器一体化模型作为内外耦合流场验证算例.研究结果表明:有限速率化学反应准一维方法能较为准确地模拟燃烧室内燃烧流场,提出的内外流场耦合方法能够有效地计算出内外流耦合效应,计算后体压力分布与理论值较接近.该方法可为超燃冲压发动机的性能快速分析和吸气式高超声速飞行器机体/推进一体化的初步分析设计提供重要参考.

内流道对高超声速飞行器动态特性影响分析

采用数值模拟的方法针对典型吸气式高超声速内外流一体化飞行器X-43A开展了动态特性研究。对动态特性的研究方法采用强迫振动法,非定常流场的时间推进采用双时间步的LU-SGS方法。针对飞行器内流道堵塞与通流两种状态以及内流道对整机动态特性的影响进行了分析。基于X-43A飞行器与飞马座助推器分离之后的弹道实测数据,对进气道堵罩分离前后的整机动态稳定性与机动性变化进行了分析。研究结果表明,X-43A飞行器在内流道堵塞与通流两种不同状态下俯仰通道均处于动稳定状态。在马赫7飞行过程中,飞行器动稳定性在堵罩分离之前减小,堵罩分离之后动稳定性增大。