飞机除冰冲击射流多相流耦合模型研究

以飞机除冰喷洒作业为研究对象,对冲击射流与冲击壁面进行建模和数值模拟,分析了冲击壁面的速度压力分布特性。用相场函数φ解释了相场和水平集模型模拟出的射流偏转现象,探讨了冲击射流周围压强分布梯度不均匀的原因,以Realizable k-ε湍流模型为基础对比了不同多相流数值模型的模拟结果。发现冲击射流的截面沿着中心轴线呈锥状发展,在滞点处流速迅速衰减为0,压强达到最大值。壁面射流在偏离滞点0.15～0.2 m的位置逐渐获得最大流动速度。最后对比了实验常用的紊流系数与不同多相流模型的模拟结果。综合考虑模型模拟出的速度、压力分布特性及射流紊流系数得出结论：混合物模型和相传递混合模型比较适合进行飞机除冰射流以及类似的大流速、多流体微团类的流动研究。     

微吹吸减阻的模型化数值模拟研究

微吹技术是一种新型摩擦减阻技术,利用微量气体喷射干扰边界层底部流动,达到减少壁面摩擦阻力效果。微吹减阻已经通过实验证明具有较高可行性,微吹技术能在亚音速和超音速环境中完成超过50%的摩擦减阻任务。基于此,使用模型化方法对三维槽道湍流微吹过程进行直接数值模拟,建立不同吹气构型,分析微吹控制机理。研究结果表明:在吹气控制条件下,通过外界能量对近壁区流动结构的控制能降低摩擦阻力,吹气量越大则控制效果越强,增大吹气量或者孔隙率能增强减阻效果。     

等离子体激励控制圆柱绕流的大涡模拟研究

基于非对称布局表面介质阻挡放电(SDBD)等离子体气动激励主动流动控制技术及大涡数值模拟方法,探究等离子体气动激励对亚临界雷诺数范围内三维无限长圆柱绕流气流分离的控制,进而改善圆柱绕流气动特性。在固定等离子体激励器激励参数条件下,探究了不同来流雷诺数和等离子体激励器安装位置对流动控制效果的影响,并通过分析在等离子体流动控制下圆柱绕流分离区流场结构的变化,揭示了其控制机理。研究结果表明:在所研究的雷诺数范围内施加等离子体流动控制对抑制圆柱绕流分离均有一定的控制效果,在3 900雷诺数下几乎可以完全抑制流动分离,但随着来流雷诺数的增加,控制效果会逐渐减弱,当来流雷诺数达到30 000时,几乎没有控制效果;在较低雷诺数条件下,激励器的安装位置对流动控制效果影响明显,其安装位置在靠近尾流分离区的控制效果明显好于安装位置在流动分离之前的位置。     

我院召开高分子减阻成果推广交流会

高分子减阻推广应用交流会于1985年10月20日至31日在我院召开。高分子减阻使用于消防供水,可以大幅度地减低水流阻力,增加供水距离、流量、射流的密度和射程,对于长距离供水效果尤为显著。同等条件下一辆消防车可发挥相当于两辆车     

等离子体控制下后台阶流动的数值模拟

为探究介质阻挡放电等离子体对流动分离的控制效果,应用Fluent软件对后台阶流动的分离和再附着进行数值模拟,并将结果与现有试验进行对比,验证仿真方法的准确性。在此基础上,在台阶后部施加等离子体仿真模型,观察其对后台阶流动分离的控制效果。结果表明:等离子体流动控制能明显减小后台阶流动的再附着长度,且存在最佳控制位置;当来流风速为5 m/s时,可将再附着位置提前45. 27%;当来流风速增加时,等离子体的控制效果变弱;当增加激励电压时,控制效果增强。     

玄云SW120B航空发动机尾流热流场数值分析

以玄云SW120B航空发动机为研究对象,在纯气相作用和发动机慢车状态下,对尾部热流场进行建模和数值模拟,通过分析尾部温度场和流场特性,得到温度和流速的分布及变化规律。在喷口端面中心建立坐标系,研究结果显示：尾流出口处热流的温度和流速呈三维锥体分布,以喷口为中心向外扩散,流体远离喷口0.6 m处开始呈现偏离中心轴向的趋势。尾流高温区域为：z<0.9 m,y<0.5 m,温度范围为569～976 K。低温区域为：z>2.5 m,y>0.6 m,最高温度不超过323 K。尾流高流速区域为：z<0.2 m,y<0.2 m,流速范围为77～100 m/s。低流速区域为：z>0.9 m,y>0.2 m,最高流速不超过20 m/s。人体安全区距离为：z>2.5 m,y>0.5 m。研究方法可为大型民航发动机尾流热流场分析和发动机慢车下的地面除冰作业安全区域划分提供参考。     

基于三轴重型全驱电动汽车路面附着系数估计

提高重型车辆主动安全技术可以减少重型车辆交通事故,而车辆主动安全技术需要准确的路面附着系数作为数据输入来实现精确的控制,故对路面附着系数估计的研究具有重要意义。为实现三轴重型全驱电动汽车对路面附着系数的准确估计,搭建了9自由度车辆模型,选用Dugoff轮胎模型,并通过Matlab/Simulink建立了仿真模型。采用无迹卡尔曼滤波算法(unscented Kalman filter, UKF)分别对6个轮胎与路面间的路面附着系数进行估计,最终通过Simulink仿真,实现了高附、低附路面下的匀速直行和角阶跃工况以及对开路面的直行工况等多种工况下的路面附着系数估计,估计结果与实际路面附着系数基本一致,验证了算法的可行性。     

基于模型预测控制的电动汽车起步工况仿真与性能评价

为提高电动汽车起步工况时的性能,设计了基于模型预测控制的驾驶员模型,建立了纯电动汽车整车模型和驾驶员模型。将驾驶员意图转化为加速踏板和制动踏板的开度变化,利用基于模型预测控制方法的上层控制器得到期望加速度,下层控制器根据期望加速度得到加速指令和减速指令,从而对车辆进行起步工况的加、减速控制。利用起步时间、驱动电机电压电流和冲击度3个评价指标对提出的模型预测控制方法和常规PID控制方法进行起步工况仿真的控制性能比较。分析了不同坡度(0%、10%和20%)和加速踏板开度下电驱动系统的性能。仿真结果验证了模型预测控制方法的有效性。     

锂电池烘箱匀流特性分析及结构优化

烘箱热风射流速度的均匀性对锂电池极片材料的一致性具有重要影响,为了提高射流速度的均匀性：建立了烘箱静压风室 的三维模型;利用FLUENT流体仿真软件,基于k ε湍流方程完成了装有导流板的静压风室热风流场的数值仿真计算;通过提取分析射流风嘴的射流速度分布 情况,对静压风室导流板安装尺寸进行了优化,流场仿真分析结果表明：经过优化后的风嘴射流速度均匀性得到了改善,热风射流速度沿风嘴长度方向波动由 1.87%下降到了0.73%,各风嘴射流速度波动由5.06%下降到了2.69%。改进后的射流速度能够满足锂电池极片烘干的一致性要求。     

管流中高聚物稀溶液减阻预测及速度分布

本文分析了高聚物稀溶液减阻机理,提出了一个高分子聚集体抑制湍流的模型,并由此导出了管内流动的时均速度分布和减阻参数关系式,利用这些关系式可以合理地解释一些减阻现象。     

风机盘管位置对室内空气流动的影响

用FIDAP软件模拟了一典型办公室在分别使用两种风机盘管情况下的室内空气流动的速度场和温度场。空气流动模型是以不可压缩、雷诺平均的纳维尔－斯托克斯方程为基础的。紊流模型使用K－ε两方程模型。结果表明：风机盘管的位置对室内气流分布特性有重要影响。     

异形喷嘴与圆锥形喷嘴水射流流场对比研究

针对目前水射流作业中存在的效率低的问题,课题组对射流关键装置喷嘴的结构进行研究。采用了传统圆锥形喷嘴的最优尺寸参数,设计了2种新型异形喷嘴结构;通过SolidWorks建立了喷嘴的三维模型,利用FLUENT仿真软件模拟了3种喷嘴在不同入口速度条件下的流场情况。仿真结果表明：正方形喷嘴的射流离开喷嘴后射速最快,射流凝聚性最好,等速核最长,更适合于淹没射流下的作业。     

微型燃气轮机燃烧室内三维流动过程的数值模拟

采用RNG κ-ε湍流模型，对Capstone公司75kW微型燃气轮机燃烧室火焰筒内气流三维流动过程进行了数值模拟研究．结果表明，燃烧室火焰筒内有3个回流区，其存在将有助于燃料的连续点火和火焰的稳定．由火焰筒后部两排二次空气掺混射流孔射入火焰筒的射流深度不同，且沿流动方向第一排射流孔射流深度大于第二排．此外，火焰筒内气流轴向、径向和切向速度沿火焰筒径向的分布随着气流沿火焰筒轴向的流动逐渐趋于均匀，且其峰值位置朝向火焰筒中心轴方向移动．     

基于MPC算法的车辆自适应巡航系统分层控制研究

以前车加速度为参考,考虑跟车效率、行车安全性等因素,建立了车辆的自适应巡航控制策略;设计了基于模型预测控制算法(MPC)计算期望加速度的上层控制器;建立了逆纵向动力学模型计算节气门开度或制动力,实现自适应巡航功能的下层控制器。通过Matlab/Simulink和Carsim软件的联合仿真对巡航工况、巡航-跟车综合工况进行验证,结果表明:该控制方法能够使车辆获得理想的巡航速度,实现车辆在安全车距下较好地跟踪前车。     

CarSim和Matlab/Simulink联合仿真分布式驱动电动车ACC研究

为实现分布式驱动电动车的自适应巡航控制(ACC)功能,基于Matlab/Simulink搭建ACC控制策略,采用分层控制方法,首先设计上层控制器,根据目标车辆运动状态信息分别计算巡航和跟车模式下的期望加速度,然后根据不同模式间的切换逻辑和下层控制器,计算对应模式下的四轮驱动力矩和制动压力,最后通过CarSim和Matlab/Simulink联合仿真进行模型验证。验证结果表明:该模型可以在巡航和跟车结合的综合工况下实现良好的自适应巡航控制。     

基于智能体理论的空气悬架车身高度智能控制系统研究

为了进一步发挥空气悬架车身高度调节系统的性能,在Belief-Desire-Intention(BDI)框架下构建了目标车身高度控制智能体,并采用汤普森抽样算法构建智能体学习行为。结合车身高度调节系统模型,建立空气悬架车身高度智能控制系统。单一工况下的仿真结果验证了智能体学习行为的可行性以及学习结果的适用性;混合工况下的仿真结果验证了空气悬架车身高度智能控制系统的可行性和有效性。结果表明:在车身高度智能控制系统的控制下,簧上质量质心位置处的加权加速度均方根值上升了0. 45%,侧倾因子降低了22. 82%,在不恶化行驶平顺性的同时,提高了操纵稳定性。     

基于模糊控制的车辆主动避撞系统及仿真验证

为了提高车辆主动避撞系统的安全性和舒适性,建立了纵向和横向危险状态判别模型以判断车辆行驶时的安全性,设计了基于模糊控制的车辆主动避撞系统,模糊控制器Ⅰ选取驾驶员类型和主车车速为输入参数,主动制动阈值为输出参数,实现根据驾驶员类型和行车工况的不同来控制不同的制动时刻,模糊控制器Ⅱ选取相对速度和相对距离,输出制动信号以对车辆制动过程中的制动压力进行控制。通过Prescan仿真平台建立前车静止和车辆碰撞远端行人测试工况,对设计的主动避撞系统的有效性进行了仿真验证。仿真结果表明:所提出的基于模糊控制的车辆主动避撞系统能够有效避免碰撞,并兼顾车辆高速行驶工况下的安全性和低速行驶工况下的驾乘舒适性,同时还满足了不同类型驾驶员对主动避撞系统激活时机差异的需求。     

旋流燃烧室内三维等温流场研究

采用三维RNG κ-ε湍流模型进行了旋流燃烧室内等温流场的数值模拟，给出了旋流燃烧室内不同截面位置速度分布的计算结果．数值模拟结果与文献中实验数据的比较表明，两者符合较好．该燃烧室采用叶片式旋流器并配置一次和二次空气径向射流．比较了一次空气射流和二次空气射流对燃烧室内流场的影响．研究结果表明，经旋流器进入燃烧室的旋转气流和一次射流空气在燃烧室头部形成回流区，这将有助于缩短火焰长度和稳定燃烧．一次空气射流深度几乎达到燃烧室中心，有利于气流的混合并增大回流量；二次空气射流深度较浅，其对燃烧室内流场的影响较小，     

基于变速积分PID的KRG速比控制策略研究

以新型锥环无级变速器为研究对象,针对在车辆速比变化较大工况下目标速比阶跃输入对实际速比影响较大的情况,采用变速积分PID控制器对锥环无级变速器的速比进行控制。通过Matlab/Simulink建立整车仿真模型和变速积分控制器模型,对急加速和全减速两种典型工况进行仿真分析,验证整车仿真模型和变速积分速比控制策略的正确性。基于dSPACE系统对搭载锥环无级变速器的样车进行实车试验,将试验结果与仿真结果对比,验证速比控制策略的可行性。     

自动驾驶横向控制模型及方法研究综述

回顾了自动驾驶的历史,并对用于智能汽车横向控制的整车横向模型和横向控制理论进行梳理和介绍。应用于控制和仿真建模的车辆模型一般有考虑轮胎受力的非线性动力学模型、针对小转角工况的线性动力学模型以及针对低速工况的运动学模型。应用于横向控制的方法有经典控制、最优控制、鲁棒自适应滑模等智能控制以及基于大数据的驾驶员模型控制方法。针对各类控制模型和控制方法进行了评述,并最终根据现有研究成果和趋势完成预测和总结。