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基于瞬态耦合方法侧风环境下汽车高速气动稳定性研究
| 论文题名： | 基于瞬态耦合方法侧风环境下汽车高速气动稳定性研究 |
| 关键词： | 汽车系统;气动稳定性;瞬态耦合;侧风环境;数值仿真 |
| 摘要： | 随着国内汽车工业的快速发展及高速公路的飞速建设，汽车平均行驶速度不断提高，消费者对于汽车高速安全行驶品质也提出了越来越高的要求，因此对于汽车高速行驶安全性的研究势在必行。同时由于我国地域辽阔，地形地貌差别较大，由此带来的自然侧风相当普遍，而自然侧风直接影响到汽车的高速气动稳定性，导致汽车行驶安全性下降，甚至发生侧滑、横摆以及侧翻等失稳现象，引发严重的安全事故。而对于该问题的研究，传统方法无法真实地反映出流场与整车系统的耦合效应，因此针对侧风下汽车高速气动稳定性问题开展瞬态耦合方法研究，对于提高汽车行驶安全性具有重要的理论指导意义和工程应用价值。 本文主要通过数值仿真计算方法，结合风洞实验，从汽车空气动力学与系统动力学耦合的角度出发，提出了一种更为切合高速行驶汽车受侧风环境影响这一实际情况的异步长瞬态耦合模拟仿真方法，并利用该方法针对某实车模型侧风环境下的高速气动稳定性进行了研究。本文主要研究内容如下： 1.基于系统动力学相关理论及基础模型的推导，建立了整车多自由度动力学模型和虚拟样机模型，并分别通过前轮角阶跃输入以及稳态侧向力输入两个虚拟试验的对比分析，说明了多自由度整车动力学模型的可靠性。 2.通过对某自然风实测数据进行风谱分析，构造出大小及方向均随时间变化的随机脉动自然风模型；同时对侧风数值模拟方法及湍流模型的适应性进行了相关研究及风洞实验验证；结合流体及系统动力学仿真软件，建立了耦合分析通信方式，构建了单双向耦合仿真方法，并通过侧风环境下汽车稳定性问题的单双向耦合对比仿真分析，说明了双向耦合方法对于该问题分析的必要性。 3.针对稳态耦合方法对侧风下汽车高速气动稳定性问题分析的局限性，结合动态网格技术，提出了一种异步长瞬态耦合仿真方法，改善了双向耦合方法中的迭代突变现象，弥补了稳态耦合方法的不足，并通过两种耦合仿真方法的对比研究，分析了两者对于侧风环境下汽车高速气动稳定性问题的区别。 4.利用异步长瞬态耦合方法分别研究了阵风与侧风区两类侧风模型下，不同外界因素对汽车高速气动稳定性影响的变化规律；同时基于危险函数及权重分配思想提出了一种加权二因素汽车侧风安全性评价指标，并对特定侧风环境下的安全行车速度进行了分析；最终针对汽车裙边造型提出了一种新型改进设计方案，通过对比发现改进后的复合型裙边有利于提高侧风下的汽车高速气动稳定性。 |
| 作者： | 罗泽轩 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 谷正气;郭军朝 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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