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.

为探究桥上运动列车穿越龙卷风风场时其周围瞬态流场的流动特性,通过数值方法开展了恶劣环境下的车桥耦合气动特性研究,以保障列车的运行安全。采用三维、不可压N-S方程和工程上应用广泛的k-ε湍流模型,以及滑移网格技术,对桥上运动列车沿不同横向中心间距和不同运行速度穿越龙卷风风场时,其表面压力分布及气动载荷变化情况进行了计算分析。结果表明1)列车的表面压力系数随列车与龙卷风中心的横向间距增加而表现出减小的趋势,且背风侧的压力系数较之迎风侧更为显著;2)随列车沿纵向方向靠近风场中心,其附近的压力分布呈现由对称分布向非对称分布的变化趋势,而随列车穿越风场并远离龙卷风风场中心时,列车周围压力表现出与之靠近风场中心时反向对称的特点;3)随着列车与风场中心纵向距离的变化,其头车的气动载荷系数均表现出了双峰趋势

为揭示侧风条件下桥隧连接路段厢式半挂车瞬态气动特性变化及其对操纵稳定性影响规律,建立了计算流体力学与多体动力学动态双向耦合的仿真平台。在考虑牵引车与半挂车的相对转动基础上,对车辆行经不同位置时车身所承受的空气动力学载荷及周围流场结构进行分析,并利用横摆角和侧向位移评价整车的侧风稳定性。结果表明,牵引车与半挂车的相对转动会增大厢式半挂车在桥隧连接路段行驶时车辆的横摆角、侧向位移与气动载荷的幅值,固联牵引车和半挂车可以提高车辆的侧风稳定性。

依托动网格技术,并采用局部节点位移方式,研究城市道路方案分别为重型商用车经过位于其背风侧的单个建筑物、经过位于其迎风侧的单个建筑物和连续经过位于其迎风侧的2个建筑物3种情况下的瞬态气动特性。方案中网格节点位移速度即重型商用车行驶速度定为15 ms,侧风速度为10 m/s。结果显示,建筑物对重型商用车瞬态气动特性的影响较为明显,行驶过程中侧向力系数与横摆力矩系数在1 s内变化值达到5.0之多,相应的侧向力和横摆力矩变化值约为12 kN和30 kN·m,变化率峰值可达-12kN·s^-1和35 kN·m·s^-1,并且方向在行驶过程中发生改变。