以超音速巡航弹气动加热环境为应用背景,针对导弹整流罩分离用爆炸螺栓的热学响应特性问题,开展爆炸螺栓的热学性能模拟仿真和试验研究,分析爆炸螺栓在气动加热过程的温度分布规律,并对比分析仿真计算与试验结果。研究表明玻璃钢是一种很好的绝热材料,采用玻璃钢和隔热套等隔热结构的爆炸螺栓在气动加热环境中热安全性能良好,其内部的火工药剂装药几乎不会出现由气动热带来的意外发火问题。

对一种大口径超远射程的制导炮弹开展动力学分析及仿真研究。设计了一种鸭式布局制导炮弹,进行了气动力计算,针对其射程远、飞行高度高的特点建立了六自由度刚体动力学模型,进行了静稳定性、操纵性、固有频率的计算,根据最大升阻比飞行对应的舵偏角变化规律设计滑翔弹道。仿真结果表明在无控飞行状态下制导炮弹射程达到280 km,采用最大升阻比滑翔飞行射程达到420 km。本文的研究成果可以为超远程制导炮弹的使用和研制提供参考。

为研究车端间距对高速列车风挡气动噪声的影响,文章利用大涡模拟方法和Lighthill声学比拟理论建立高速列车风挡气动噪声数值计算模型,并设计四种不同车端间距下的风挡方案,计算相应的气动噪声。结果表明,风挡的气动噪声随着车端间距的增加而增大,在满足工程约束的条件下,可以通过减小车端间距来改善高速列车风挡的气动噪声。

基于某款轿车通过风洞试验研究了5种轮胎和3种轮辋对整车气动性能的影响及其相互作用,并利用PIV(粒子成像测速)对车轮区域的流场进行了测量对比。结果表明,不同花纹轮胎产生的阻力和升力系数差别分别达到了0.003和0.026,且该差别因轮辋造型而异。其次利用图像识别测量了不同轮胎受力旋转时的变形,还原了真实的轮胎几何以进行仿真计算。通过对比仿真计算和试验结果,分析了不同花纹轮胎造成气动性能差异的原因,为车轮的空气动力学开发提供了参考。

越来越多的“晃车”现象凸显了明确车体姿态变化与列车气动性能之间的关系对于确保高速列车运行安全至关重要。但是,目前关于这个问题的相关信息较少。因此,本研究通过改进延迟分离涡数值模拟方法(IDDES)研究了车体下心滚摆对高速列车空气动力学性能的影响。结果表明,车体侧滚对转向架的气动性能有显著影响,车体侧滚会使转向架的侧向力和摇头力矩明显增大,进而加剧高速列车的运行不稳定性。此外,车体侧滚引起的转向架两侧纵向压力分布不均是导致转向架摇头力矩增大的主要原因。同时,尾涡也受到车体侧滚的影响发生了垂向的抖动。

针对燃料电池离心空压机工况多变、过高压比导致燃料电池系统寄生功率过大的问题,基于参数化建模、拉丁超立方抽样、径向基函数神经网络和多目标灰狼优化算法,提出了多目标多工况带约束的燃料电池空压机叶轮气动优化设计方法,自主开发数值程序实现了气动优化的完整设计流程。以某两级燃料电池离心空压机叶轮为优化对象,采用拉丁超立方抽样获得叶轮关键设计变量的样本空间,基于自主流场分析程序计算叶轮样本对应的气动性能目标参数,在此基础上运用神经网络程序建立流场分析代理模型,以设计工况效率及非设计工况效率和压比为目标、设计压比为约束,运用多目标灰狼算法程序进行了叶轮气动设计的多工况多目标全局寻优。计算结果表明,拉丁超立方抽样实现了样本点在设计变量空间的均匀分布,运用神经网络建立的代理模型能够准确描......

为了明确车用爪极发电机在高转速下不同部件对气动噪声的影响,对车用爪极发电机的气动噪声进行了数值模拟研究,并进行了车用爪极发电机的空载声功率实验,验证了数值模拟的准确性;采用有无前后风扇、爪极,采用圆柱包络体代替爪极方案确定各阶次噪声的来源,明确了前后风扇、爪极对不同阶次噪声的贡献水平。结果表明在高转速下偶极子是主要噪声源类型;前风扇主要影响8,10,12和16阶次气动噪声,去除前风扇12,16阶次噪声分别降低了6.54 dB(A)和9.04 dB(A);后风扇主要影响6,8和10阶次噪声,去除后风扇噪声分别降低了11.75,2.42,7.38 dB(A);有无爪极对气动噪声影响较小,但采用圆柱包络体代替爪极对气流流动会产生影响,使8阶次噪声有一定变化,这也表明前后风扇是气动噪声产生的重要源头。

针对某城轨车辆永磁电机噪声过大,存在明显的电磁啸叫问题,在半消室中开展了永磁电机在通电加速和断电减速工况下的振动噪声测试,分析不同测试条件和转速以及电机法兰对噪声的影响,探讨永磁电机噪声与振动的关系。研究结果表明永磁电机通电加速过程产生电磁噪声,0~900 r/min的电磁噪声较小;900~1200 r/min的电磁噪声急剧增大,主要噪声中心频率为4000 Hz;1200~3000 r/min的电磁噪声先降低后稳定;2000 r/min以上的电磁噪声不再突出,主要以气动噪声为主。永磁电机断电减速过程以气动噪声为主,噪声大小随转速逐渐降低,主要噪声中心频率为1250 Hz;电机存在因装配误差产生的1阶振动。振动噪声测试及特性分析可为永磁电机的噪声水平提升提供指导。

列车在高速行驶通过地下站时,引起的气动效应会对车站设施产生影响。选取不同的地下站型,采用数值模拟的方法对列车通过时的表面压力时程、站前风井设置和站台门等问题展开研究,得到不同工况下车站风压时程、压力峰值的变化和分布规律,为工程设计提供参考依据。

针对城际铁路列车高速通过地下车站时,站台门在列车气动载荷的作用下产生结构变形,且难以在运营线路上进行实时监测的问题,文章提出一种将计算流体力学、有限元分析和线路试验相结合的分析方法。该方法采用流体力学仿真技术计算出城际铁路列车过站风压,并通过模拟列车过站时的气动载荷,对站台门结构变形开展有限元分析,最后在具备列车160km/h高速过站工况的线路上进行试验验证。将试验与仿真数据进行对比可得,有限元分析和线路试验两者得出的应力变化趋势基本一致,且最大的标准差不超过0.43,从而验证城际铁路地下站站台门有限元模型加载方法的可行性,为进一步研究站台门在城际铁路以及高速铁路中的应用提供依据。