为减小重型货车的气动阻力,以实现整车节能减排的目标,基于某平头重型货车气动减阻敏感区域,设计了10种独立的气动减阻附件,利用CFD仿真对气动附件的减阻机理和效果进行了研究。结果表明,10种气动附件皆有减阻效果,其中一种仿生学减阻附件,减阻效果明显,减阻率为15.0%,且要求的安装空间小。最后通过气动附件的优化组合,获得了一种最佳减阻方案,减阻率达27.4%。

车辆高速行驶时,气动噪声是影响车内舒适性的重要噪声源,车身周围的非定常流动是产生气动噪声的重要因素。一方面非定常流动产生流体压力脉动直接作用到车身外表面,激励车窗玻璃等振动,并向车内辐射噪声;另一方面非定常流动本身产生气动噪声,声学压力透过车窗玻璃和车身钣金件向车内直接传递噪声。本文提出标度律概念,用于描述和区别车身周围流体压力与声学压力随车速的变化规律,并对风洞试验结果进行标度律分析。结果表明:在给定工况下,汽车气动噪声以偶极子声源为主,车内和远场声学压力的幅值与速度的3次方成正比,而频率与速度无关;前侧窗表面流体压力的幅值与速度的1.5次方成正比,频率与速度成正比。

针对某车型外后视镜气动噪声问题,提出了一种基于车外流场计算的气动噪声快速优化方法,并进行了相应的试验验证。在非定常数值模拟中,采用分离涡模拟与计算气动声学相结合的方法,对后视镜侧窗表面气动噪声进行了分析。结果表明,优化后侧窗表面气动噪声源强度在各频段明显减弱,各监测点声压级降低。道路试验验证结果表明,优化后各频段车内噪声也明显改善,后视镜气动噪声问题消失。实车道路测试结果表明,基于外流场数值模拟的气动噪声优化方法可行、合理,外流场数值模拟可为造型初期车内气动噪声优化提供有效指导,降低车型开发成本与周期。

为寻求汽车空调风道气动噪声一种高效高精度的仿真方法,基于德国整车企业联合发布的标准风道模型,对比研究了声类比法、直接模拟法和联合仿真分析法的优劣,并重点分析了声源面对声类比法精度的影响。首先,采用RNG湍流模型与SST k-ωDES模型分别对其稳态流场与瞬态流场进行求解,然后采用声类比法、直接模拟法和联合仿真法分别求解远场辐射噪声问题,仿真与试验结果表明:RNG湍流模型捕捉的风道内时均流场特征与PIV测量结果基本吻合; SST k-ωDES模型求解的风道内壁面脉动压力频谱仿真值与试验值基本一致;而在常用的几种仿真方法中,以出风口处环绕射流的可穿透面为声源面的声类比法求解精度最优。

为降低某厢式货车的气动阻力系数,设计了不同形状的仿生导流罩、尾部减阻装置和仿生非光滑表面结构,分析不同单一减阻装置对整车风阻系数的影响,详细探讨了不同单一减阻装置的减阻机理。最后研究了不同单一减阻装置同时加装在同一货车模型的综合减阻效果。结果表明:仿生导流罩的减阻效果要好于传统导流罩,随着导流罩侧裙延伸长度的增加,货车整车阻力系数逐渐变小。当底部导流板倾角θ=45°时模型的阻力系数获得最小值。基于生物表面仿生减阻理论在货车侧面布置半球面凹坑和半椭球面凹坑均具有较好的减阻效果。复合减阻装置货车模型的最大减阻率达22.7%。

为改善车辆动态性能,设计一种双气室液压互联悬架系统。结合结构特征建立双气室液压互联悬架模型,得到包含该模型的整车动力学模型,并利用蛇行试验结果进行验证。将分别装有双气室、单气室的液压互联悬架与原机械悬架的整车模型在不同运动模态下进行仿真,对比分析三者对车辆悬架系统刚度与阻尼特性的影响,并在时域和频域分析三者对车辆响应的影响。结果表明,双气室液压互联悬架能显著提高车辆侧倾模态的刚度与阻尼,但对俯仰与垂向模态的刚度与阻尼影响较小;在蛇行工况下,该悬架能有效减小车辆侧倾角及其角速度与悬架动挠度,改善车辆操纵性能;在随机路面工况下,该悬架对行驶平顺性的影响很小,并能改善道路友好性。

建立活塞裙部-缸套系统的混合润滑仿真模型,分析曲轴偏置对活塞动力学和裙部润滑性能的影响。活塞动力学模型中考虑了活塞环和连杆的影响,润滑模型以平均雷诺方程、粗糙表面微凸体接触模型和雷诺边界条件为基础,考虑了变形和润滑油剪切变薄效应对润滑性能的影响。分析曲轴偏置对活塞2阶运动和裙部润滑性能的影响,探索降低活塞摩擦损失的潜在技术方案。通过样件试制和试验,验证所提出技术方案的可行性。结果显示,曲轴正偏置是降低活塞裙部摩擦和整机油耗的一种有效措施。

本文研究了主动阻尼悬架系统的分级控制策略，同时对各种影响系统性能参数的变化进行了研究，将分级控制的控制效果与最优阻尼控制作了比较。结果表明，结构简单的分级阻尼控制果接近最优阻尼控制。

对一个有直动液压间隙调节器（ＨＬＡ）的气门机构进行了试验和动力学计算分析。实测了ＨＬＡ泄沉特性以确定ＨＬＡ模型中模拟泄漏的阻尼参数。为了获得气门机构的实测运动规律以验证计算结构和估算ＨＬＡ高压腔混气量，对该机构的气门加速度和ＨＬＡ高度变化量进行了动态测试。动力学计算结果和实测结果对比表明所建立的两种气门机构动力学计算模型都是可用的。分析计算结果对模型参数的敏感度。

针对有液压间隙调节器（ＨＬＡ）的气门机构，采用两种模拟ＨＬＡ的方法－弹簧阻尼模型和液压模型－构造了气门机构的动力学计算模型。ＨＬＡ的弹簧阻尼模型以串联在一起的弹簧和阻尼分别表示高压腔机油的可压缩性和泄漏的影响；液压模型则直接用流体力学导出的关系式计算高压腔机油压力，介绍了ＨＬＡ模型中主要刚度和阻尼尼系数的确定方法，以及一种估算ＨＬＡ高压腔机油混气比的新方法，关于气门机构和ＨＬＡ的试验以及动力学计算