应用计算流体力学(CFD)中的动网格技术,模拟由于流域边界运动引起的模型运动状态随某一变量变化的流动情况,结合新版公路工程建设标准,对在一级公路和三级公路上的迎面会车过程进行瞬态气动特性仿真研究,根据仿真结果分析速度和间距对汽车稳定性的影响.结果表明:不同间距、不同速度的会车侧向力呈现不稳定波动的变化曲线,并伴有极值出现,侧向力负向最大值出现在两车头平齐时,正向最大值出现在两车身平行时.此仿真结论与在道路行驶过程中的真实会车情况相吻合,可为道路建设和行车安全提供参考.

在液压缸作业过程中,当拖着沉重的部件进行高速运动并运行至行程终端后,经常会和终端产生一些比较大的机械碰撞。并且,活塞塞运动突然停止会导致压力缸内出现撞击的情况,并随之产生比较大的噪音和冲击。当出现这种机械冲击后,除了会对液压机设备的工作性能造成影响,并且还会对液压系统和液压缸的其他元件造成影响,危险系数大。为了降低这种冲击振动,一般会在液压缸的内部设置缓冲装置,利用缓冲装置可以在一定程度上缓解冲击力。一般情况下,液压缸中都设置了缓冲装置,尤其对于一些转速比较高、比较大型的液压缸,为了避免活塞运行到行程终点后撞击缸盖产生冲击和噪音,一般需要布置缓冲装置。

液压缸作为工程机械上主要的执行元件,其性能的优劣直接影响到整机的使用情况,而侧向力的产生又关系着液压缸的性能.为了研究侧向力导致液压缸在使用过程中出现的一些异常情况,分析液压缸侧向力产生原因,并进行初步的理论计算.以大吨位起重机液压缸为例进行探讨,提出减少或消除侧向力的相应解决措施,为其他液压缸侧向力的分析提供一种方法和思路,同时也可为液压缸的设计计算和主机应用提供一定的参考和依据.

以后端法兰型液压缸作为测试试验及分析研究的对象,基于ANSYS/Workbench所得到的被测试液压缸在同时承受轴向力和侧向力时的有限元分析结论,包括液压缸活塞杆端部的偏移量以及液压缸的侧向临界载荷,进行了侧向力试验装置的结构设计和侧向力加载缸的选型计算,满足了对被试液压缸同时进行轴向和侧向加载的试验要求,为提升液压系统安全性及可靠性提供保证。

采用网格变形和局部网格重构的动网格技术对超车过程进行二维瞬态模拟,并记录不同超车位置处的模拟数据.研究结果表明:相对超车速度增加,两车侧向力均增大;超车间距增大,两车侧向力均减小;主超车长度增加,主超车侧向力增大,被超车侧向力减小;主超车宽度增加,主超车侧向力减小,被超车侧向力增大;在设计汽车时,选择合理的车身长度与宽度能够降低车辆在复杂工况下的侧向力,提高气动稳定性.超速超车使两车侧向力变化更加剧烈,车辆的操纵稳定性有被破坏的倾向,对公共交通安全有潜在危害.在实际超车时,驾驶人员降速并适当增加超车距离,可以确保安全超车,这对于交通安全系统的发展有一定指导意义.

采用数值计算的方法,并在线路实车试验验证其合理性的基础上,研究不同车间风挡内倾角度的变化(0°、2°、4°、6°、8°)对高速列车车间风挡块的气动力以及表面测点压力的影响。研究结果表明:两侧风挡所受侧向力对称性较好,不同内倾角度,背风侧两侧风挡所受侧向力方向均指向外侧,呈现“外推”状态;迎风侧两侧风挡,0°、2°、4°所受侧向力方向指向外侧,呈现“外推”状态,而6°、8°所受侧向力方向指向内侧,呈现“内压”状态;风挡区域复杂的流动导致两侧风挡所受侧向力与内倾角度并不是线性关系。相对于原风挡,除个别测点外,风挡内倾2°、4°、6°、8°各测点的压力值均增大;内倾6°、8°方案风挡区域各测点的压力值均为正压。研究结论为指导高速列车车间风挡的气动设计提供了指导。

基于计算流体力学(CFD)中的动网格技术对变道超车过程进行了瞬态模拟,研究表明,变道超车过程中,两车侧向力变化趋势为先增后减遂趋于平稳,两车侧向力的变化伴随着流场中涡的变化,涡产生、变大、运动、消失的过程消耗着流场中的能量。随着两车速度增大,侧向力均增大;两车间距增大,侧向力均减小。当不同车型变道超车时,两车的行驶稳定性和操作安全性较相同车型变道超车受到更为严重的影响。

针对永磁悬浮轨道弯道侧向力控制系统的大惯性、纯滞后以及非自衡等特点,提出一种DMC-PID串级控制的永磁悬浮侧向力控制策略。结合PID的快速响应能力和DMC预测控制的抗干扰能力强优点,二者优势互补。对比传统PID控制策略、DMC-PID串级控制策略在永磁悬浮侧向力控制系统中的动态性能。仿真结果表明:DMC-PID串级控制策略较传统PID控制策略控制效果更优,具有侧向力波动更小、调节时间更短以及响应速度更快等优点,表现出良好的跟随性和抗干扰能力。在永磁悬浮列车转弯时,采用DMC-PID串级控制策略能够较快通过控制数字液压缸的伸缩使得车载磁体与磁轨磁体对中,侧向力趋近于目标值0 N,较大程度提高永磁悬浮列车的平稳性。

列车在高速运行时,如果受到强横风作用,空气动力学性能显著改变。为探讨高速列车车头形状对横风气动效应的影响,基于Navier-Stokes方程和标准k-ε两方程模型,采用有限体积法,计算了CRH2、CRH3、CRH380A和德国ICE型高速列车在不同列车运行速度、不同横风速度25种工况下的侧向力、侧翻力矩及其系数。计算结果表明CRH3型高速列车横风气动特性最优,CRH380A型高速列车其次,两者气动特性相差不大,要优于CRH2和ICE型高速列车,并且受电弓两侧加侧挡板会使安装的那节车厢的侧向力和侧翻力矩大幅增加,并会给后面车厢的横风气动效应带来不利影响。

轴向柱塞泵作为液压系统的核心动力元件,具有额定压力高、流量大、功重比高等优点,传统斜盘式柱塞泵结构复杂,易导致滑靴磨损,且柱塞与缸体之间具有较大的侧向力易造成柱塞卡死,影响柱塞泵的可靠性及寿命。提出了一种新型十字摆盘驱动式轴向柱塞泵结构,斜盘轴旋转驱动十字摆盘摆动回程,实现柱塞的往复运动,同时高低压配液阀实现流体介质的配流,完成柱塞吸排油动作。通过模型受力分析验证,该柱塞泵具有回程结构性能稳定、侧向力小等优点,应用前景广泛。