为了研究压力场特性对重载机车齿轮箱润滑和密封的影响规律,基于计算流体动力学和格子玻尔兹曼方法,建立了考虑通气孔处密封结构的齿轮箱内部压力场仿真模型;通过仿真结果与试验数据对比分析,验证了仿真模型的正确性;基于该模型,研究了不同因素对齿轮箱内部压力场的影响规律。结果表明,齿轮转速和转向对齿轮箱内部压力场影响较大,所有监测点处的压差均值或压力均值的绝对值与齿轮转速成正相关且非线性变化;齿轮转向会改变齿轮啮合区上侧和下侧两点的压差,其压差在齿轮正转时更大,齿轮转向对其他监测点的压力影响也较大;从动齿轮浸油深度和润滑油温度(动力黏度)对齿轮箱内部压力场影响较小。研究结果可为机车的运营维护和润滑油的合理配置提供理论依据。

直接数值计算方法对航空飞行器机体气动噪声产生机理研究及噪声预测非常关键。本文基于在格子玻尔兹曼方法(LatticeBoltzmannMethod,LBM)框架下的大涡模拟方法(LargeEddy Simulation, LES)对SD-7003仿生翼型在较低马赫数条件下的气动噪声进行了直接数值计算,雷诺数选取为8.0×10~5。LBM方法采用多松弛时间近似,格子离散速度模型为D2Q9模型,LES方法的亚格子模型是动态Smagorinsky模型。噪声直接计算结果表明:LBM-LES方法能较精确地预测低马赫数及中低雷诺数条件下翼型气动噪声远场的声压,与实验结果相比,误差在10%以内;同时可以直接得到噪声声场及传播过程,并能揭示噪声的生成机理。

为研究列队行驶车辆的气动阻力影响,通过基于格子玻尔兹曼方法(LBM)的计算流体动力学软件XFlow,对2辆油罐车列队行驶进行空气动力学分析.首先,建立了与实车外形一致的1∶10油罐车模型,保留了结构的复杂性;进行了格子尺度优化试验,对模型表面速度场、湍流强度分布以及各部件对油罐车空气阻力的影响进行了研究;完成了不同行驶间距下与变道过程中的计算流体动力学(CFD)仿真,得到了车辆的气动阻力变化规律;最后,对列队行驶车辆进行了燃油经济性分析.结果表明:列队行驶技术是油罐车节能减排的有效途径,2辆油罐车在30 m/s的速度下列队行驶时,可节省燃油10.69%.

基于格子玻尔兹曼方法,使用PowerFLOW软件,选取DrivAer标准汽车模型,研究旋转车轮整车气动特性。对比分析了移动坐标参考系、旋转壁面和滑移网格3种旋转方法的优缺点;在此基础上运用复合旋转方法研究不同背部造型旋转车轮整车气动特性并验证其准确性。研究结果表明复合旋转方法SMRW与实验值相比误差为1.23%,计算效率相对于滑移网格提高15%;车轮旋转时3种背部模型在各风速下阻力系数均降低;车轮旋转时3种背部模型的前轮和车身阻力减小,后轮阻力增加,整车减阻比例分别为5.9%、5.9%、9.7%;旋转车轮主要影响车轮周围流场、车身底部流场以及车尾分离区。