高速受电弓非定常气动特性分析

为保证高速列车受电弓与接触网之间具有良好的接触特性,针对强烈气流干扰会引起受电弓振荡的问题,用脱体涡模拟(Detached Eddy Simulation,DES)方法研究高速列车受电弓在开、闭口运行条件下的非定常抬升、阻力特性.结果表明,开、闭口运行对受电弓气动特性的影响有较大不同,尤其对受电弓及其滑板的抬升力波动影响明显.开口运行时整弓和滑板的抬升力波动幅度明显大于闭口运行;而开、闭口运行对整弓和滑板气动阻力的大小与波动幅度的影响很小。     

带后缘襟翼翼型的非定常气动特性数值仿真

研究直升飞机性能优化问题,旋翼系统是直升机振动的最主要来源.主动后缘襟翼控制技术可以在源头上抑制直升机的振动,准确预测与分析后缘襟翼-翼型的非定常气动特性是主动后缘襟翼设计的基础.在Fluent计算平台上采用Navier-Stokes方程,分析了在亚音速条件下,后缘襟翼的NACA0012翼型在襟翼与翼型均做俯仰振荡运动时的气动特性,对襟翼的偏角、襟翼与翼型之间的缝隙、以及马赫数等因素对翼型气动特性进行仿真.对结果进行比较,验证了计算的正确性,为后缘襟翼非定常气动力的分析提供了重要的依据.     

基于数值计算的高速列车气动阻力 风洞试验缩比模型选取方法

为给高速列车气动阻力风洞试验模型选取提供更多的参考依据,通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法,研究不同比例的高速列车缩比模型对气动阻力风洞试验结果的影响.首先,计算得到开口式风洞测试段的静压系数分布曲线,为高速列车气动阻力测量试验模型的长度选择以及摆放位置提供依据;其次,通过数值计算得到全尺寸模型列车在明线运行时,以及不同比例的模型列车在风洞中运行工况下的气动阻力信息,并从阻塞效应和雷诺数的变化,以及风洞试验段内静压分布的影响这3个方面对列车模型的气动阻力结果进行分析,得到在所研究风洞中较合理的列车缩比模型比例选取范围.这种以CFD为基础进行数值仿真,选取风洞试验中列车模型比例及试验测试位置的方法,为在地面交通工具风洞中进行高速列车模型气动阻力试验的缩比模型选取提供一定依据.     

基于FFD技术的飞翼布局无人机翼型优化研究北大核心

飞翼布局无人机气动布局特点要求对选用的翼型进一步优化以满足其性能要求,针对飞翼布局无人机翼型性能需求,结合FFD参数化方法,CFD流场求解以及NSGA-II多目标优化算法,建立了飞翼布局无人机高亚音速状态下翼型优化设计流程,实现了翼型巡航状态下阻力最小和俯仰力矩最小的优化目标,并对优化设计结果进行了分析,结果表明文中建立的优化设计方法可广泛应用于工程实践中,基于初次优化后的Pareto解进行二次优化能明显提升优化效果。     

高速列车设备舱底板折边气动阻力和底板刚度分析

为研究高速列车设备舱底板折边气动阻力及折边对底板刚度的影响,按实际折边分布情况对列车头部和底板进行几何建模,分析列车以350 km/h,380 km/h和430 km/h运行时列车头部底板折边的气动阻力;分析有、无折边情形下底板在相同竖向均布载荷和约束作用下的变形.结果表明,不同车速下底板折边的气动阻力分布相似,且随着车速的提高而增大;降低折边高度对满足列车轻量化要求、提高列车运行速度有积极贡献;折边对底板的刚度有较大的贡献.     

底部导流板形式对高速列车气动阻力的影响

为减小高速列车运行时的气动阻力,设计直式、斜式、内圆弧式和外圆弧式等4种转向架前后底部导流板的高速列车模型.通过风洞试验验证数值模拟方法的有效性,采用数值计算分析底部导流板对列车气动阻力和底部流场的影响.结果表明：不同形式底部导流板的列车总阻力相差可达20%,其中头车气动阻力因数极差值最大为0.062.导流板影响列车底部气流速度和转向架区域压力分布,其导流作用使得转向架区域气动阻力和转向架的阻力同时改变.转向架前后导流板的导流效果越好,转向架区域的气动阻力越小;同时,气流冲击使得转向架上的滞止压力增大;在二者的共同作用下高速列车的总阻力存在一个较小值.底部采用直式导流板对降低全车气动阻力的效果最好.     

潜艇流水孔阻力特性分析

以潜艇流水孔为研究对象,基于RNGk-ε湍流模型对流水孔三维流场进行数值模拟,通过改变流水孔参数,研究了流水孔形状、尺寸以及数量对航行阻力的影响,研究结果表明,4种形状流水孔阻力值以菱形流水孔最小,其次为正方形流水孔,圆形流水孔,长方形流水孔阻力最大;随着流水孔尺寸的增大,湍流活动被加强,总阻力增大;多数量流水孔的湍流特性呈现出两头强,中间弱的态势,总阻力随流水孔数量增加而逐渐增大;以上结论可为潜艇流水孔设计提供参考。     

Z型折叠机翼的气动力计算及非线性动力学分析

近年来,由于变体飞行器能够通过改变结构几何参数从而有效地改善飞行特性,成为了各国研究的热点问题.然而气动弹性问题一直是制约变体飞行器发展的瓶颈.所以,通过计算特殊形状变体飞行器的气动特性并分析结构的动态稳定性,能更多的了解变形结构的气动特性,也将推动变体飞行器中气动力计算的发展及相关领域的研究.本文主要研究了Z型折叠机翼的气动力计算及非线性动力学分析.根据亚音速下气流的特点,采用薄翼型理论计算Z型折叠机翼的环量分布,然后利用Kutta-Joukowski升力定理,推导了在理想不可压流体来流条件下定常气动升力的解析公式.将上述得到的气动力作用在Z型折叠机翼中,将Z型折叠机翼简化为以刚性铰链相连接的三块碳纤维复合材料层合板,应用Hamilton原理建立了在亚音速气动载荷作用下Z型折叠机翼结构的非线性动力学方程,并根据特殊的边界条件得到了结构的模态函数.利用Galerkin方法离散得到了结构带有折叠角度的常微分运动控制方程.利用数值方法分析了一定气动力作用下Z型折叠机翼结构在折叠过程中的非线性动力学特性,分析了折叠角度对变形机翼结构稳定性的影响.     

亚音速—音速文丘里智能流量计

介绍一种新型差压式流量计,其根据超临界和亚临界流动状态下的不同流量特性,使之间的具有音速－亚音速文丘里管与计算机构成的流量计的功能,从而扩大了流量测量范围,解决了测量过程中随工况变化自动修正测量偏差的问题。     

基于风洞试验的组合翼伞气动特性研究

以组合翼伞气动特性为研究对象,通过开展8m×6m直流开口式风洞试验对组合翼伞气动特性开展试验研究.对组合翼伞进行风洞试验气动特性研究,通过光测系统获取稳定状态下组合翼伞实际迎角,六分量天平测试系统获取气动力(矩),得到不同迎角下组合翼伞的气动力(矩)数据.通过本次试验探索柔性翼伞风洞试验方法,积累组合翼伞真实试验气动数...     

两厢车空气动力阻力数值解与网格无关性研究

研究两厢车气动阻力系数的数值解与网格的关系,存在精度不高的问题。针对MIRA快背式模型,为了找到计算两厢车模型气动阻力较为精确的网格方案,通过对四面体网格和混合网格分别进行汽车整体加密及汽车尾部加密,得到MIRA快背式模型在不同网格形式、不同加密方式、不同网格数下的阻力系数,然后和试验结果进行对比。结果表明:加密后的网格能够很好地捕捉到MIRA快背式模型的尾部涡结构。阻力系数随着网格数增加而减少。当得到阻力系数与网格数无关的解时,网格数均超过1000万。同时,数值计算得到的阻力系数与网格数无关的解,与试验数据存在误差。     

轿车乘员舱内气流对气动阻力影响的数值模拟

为揭示轿车侧窗开启程度和乘员舱内布置对气动阻力的影响规律,建立1∶1阶背式英国汽车研究协会(Motor Industry Research Association,MIRA)标准模型;基于FLUENT,在30 m/s风速下采用可实现k-ε湍流模型对不同侧窗开度的模型进行三维稳态数值模拟,得到气动阻力因数随侧窗开启程度的增大而增大的变化趋势.在侧窗全开时,改变舱内布置,得到气动阻力因数随假人个数的变化规律;对比不同情况下模型的流场分布发现,当考虑乘员舱内气流时,气动阻力的大小不仅与进气量有关,而且受舱内流场分布的影响.     

基于数传电台的靶用型无人机测控系统

靶用型无人机简称靶机,模拟航空飞行器的飞行性能和外部特性,用于防空探测系统和防空武器系统的功能和性能测试.由于靶机是一种消耗性资源,为其研制专用测控系统,价格昂贵且通用性受限.本着低成本、通用化和小型化的原则,以数传电台为核心硬件,设计了适用于靶机的测控系统.详细论述了该测控系统的总体设计、硬件设计和软件设计,并对测控作用距离进行了分析.该测控系统已在多型靶机上得到了成功应用.     

改变飞机变体机翼优化方法与气动特性仿真

为使变翼型便携式小型无人机拥有低起飞速度和较高的巡航速度,快速到达目的地的同时能有效改善无人机以不同方式起飞的性能,采用B样条方法描述翼型形状,用XFOIL软件进行气动计算,用遗传算法进行迭代计算,对无人机的翼型形状进行优化设计,得到了一个可以由巡航阶段翼型简单变化而来的改善飞机起飞性能的翼型形状.采用CFD仿真软件对翼型升阻力特性进行分析,并获得了采用变体技术的飞机在巡航阶段翼型和起飞阶段翼型的气动参数.最后通过对变体无人机和非变体无人机以不同方式起飞的起飞轨迹的仿真计算、比较证明了采用变翼型技术的无人机在采用不同方式起飞时都能有效改善起飞性能.     

基于多岛遗传算法的汽车车身气动优化

为研究不同长细比汽车车身的最优气动性能,基于英国汽车工业研究协会(Motor Industry Research Association, MIRA)阶背模型,利用多岛遗传算法开展不同长细比的汽车车身气动优化.优化结果表明优化模型的气动阻力因数随着长细比的增大而降低.通过改变车身的长细比得到的5种优化模型具有发动机罩倾角、后风窗倾角和尾部上翘角较大,前风窗倾角较小的特点.对8个优化参数进行分析可知：尾部上翘距离和前悬距离对气动特性的影响最大.     

高速列车受电弓气动噪声分析与降噪研究

随着列车速度的大幅提升,气动噪声问题愈发凸显。受电弓噪声在整车噪声中占较高位置,为研究高速列车受电弓气动噪声特性,通过Lighthill声学理论的宽频噪声模型对高速列车气动噪声源进行识别,利用定常SST k-w湍流方法分析高速列车受电弓的流场特性;基于大涡模拟与FW-H声学比拟理论计算高速列车受电弓远场气动噪声。数值算例结果表明,受电弓部位的碳滑板、弓头为受电弓主要噪声源;以轨道中心线为对称线,远场气动噪声监测点的声压级及频谱特性表现出较高的对称性;在同一列车运行速度下,监测点声压级随离轨道中心线距离增大而减小,列车以不同速度运行时,其声压级降低的幅值相差较小;高速列车远场气动噪声为宽频噪声,主要能量集中在500Hz~5000Hz。提出一种射流降噪方法,在350km/h速度下,监测点总声压级值降低了15.2dB。     

气动激励装置原型机磁共振弹性成像研究

介绍:磁共振弹性成像是一种无创的对生物组织的生物力学特性进行定量分析的新技术。在诸多外部机械激励方法中,气动激励装置因其磁兼容性好而相对被广泛使用。本研究搭建了一台气动装置原型机并测试了该装置在不同频率和振幅条件下的性能。材料和方法:使用超声方法测试气动激励装置原型机在无负载条件和不同频率和振幅情况下的性能,并在磁共振弹性成像环境测试该原型机在有负载条件下的性能。结果:生物组织的弹性值与外部激励的频率和振幅、生物组织的机械力学特性以及传导管的长度和内径有关。结论:稳定可靠的机械波是磁共振弹性成像中准确可靠地重建组织弹性值的保障,气动激励装置的机械激励参数应根据不同生物组织的特性进行优化,以保证弹性值重建的可靠性。     

底部凹陷对弹丸气动特性的影响

对于底部结构复杂的弹丸,在用数值仿真方法研究其气动特性时,往往需要在底部构建大量的网格来描述复杂的弹体结构。结合某型弹丸运用数值仿真的方法针对底部凹陷对弹丸气动特性的影响进行研究,以Navier-Stokes方程为理论基础,运用CFD软件分别对带有底部凹陷和不带有底部凹陷的模型在不同飞行速度和攻角下进行数值仿真。仿真结果发现,底部是否凹陷所引起的气动参数的变化小于5%。在误差允许的前提下,对底部结构复杂的弹丸进行气动仿真时,可以对这部分几何结构进行简化,这可以有效地提高计算效率,对弹丸外形设计有一定的指导意义。     

基于CFD的汽车空气动力特性分析

汽车的空气动力特性对汽车的动力性、经济性、操稳性以及安全性影响重大.应用计算流体力学(CFD)对汽车的空气动力特性进行计算.建立了不同尾部、不同车身前部的汽车几何模型,并对几何模型进行了流线型处理.设置各模型的计算域初始条件以及选取湍流模型,对计算域内的网格进行剖分,并对网格进行了无关性处理,以消除网格数量对计算结果的影响.对各模型的气动特性进行计算,分别计算了相同车身前部不同车尾外形、相同车尾外形不同车身前部汽车的气动力特性,并将计算结果与经过流线型处理后的汽车进行对比,以分析汽车车前身和车尾的外形设计对其气动特性的影响.     

裙板安装对高速列车气动性能影响的数值分析

为研究裙板安装对高速列车气动阻力及侧风安全稳定性的影响,用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）方法分析国外某高速列车转向架及其周边裙板结构对整车气动性能的影响.在无侧风且列车行驶速度为350km/h时,模拟分析不安装裙板及在不同位置安装裙板情况下列车的气动性能;在有强侧风情况下,模拟分析列车在50～350km/h之间不同行驶速度工况时的气动性能.结果表明,列车底部安装裙板可有效降低列车气动阻力,在头尾第1对转向架处安装裙板对列车气动阻力的降低最有效;在强侧风下,列车底部安装裙板会造成列车的侧向力和侧翻力矩加大,降低列车行驶安全性.