摘要：针对高速汽车在侧风环境下的气动稳定性问题,基于大涡模拟(LES)及五自由度车辆模型,建立了汽车空气动力学与汽车动力学的动态双向耦合分析模型.考虑了主动前轮转向的主动控制(AFS)对高速车辆侧风稳定性的影响;采用调整车辆质心位置的方法验证了动态双向耦合模型的鲁棒性.对在某轿车在有、无驾驶员及有、无AFS控制下的运动及流场特性进行了对比分析.研究结果表明:在侧风作用下车辆的侧向速度及横摆角速度对高速车辆的气动稳定性有着重要影响;在无驾驶员条件下,有AFS控制的车辆仍能回到正常行驶路线,而无AFS控制的车辆无法回到正常行驶路线;在有驾驶员条件下,无AFS控制车辆最大侧向位移为1.1m,有AFS控制车辆最大侧向位移0.47m,表明AFS控制有助于提高车辆侧风稳定性.

摘要：针对高速车辆侧风稳定性问题,搭建了汽车多体动力学(multi-body dynamics,MBD)和计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)双向耦合平台,并基于该平台设计了一种侧风稳定性控制系统。该系统的上层控制器基于滑模理论计算出侧风干扰下的高速车辆为维持稳定所需的附加横摆力矩,下层控制器将上层控制器输出的横摆力矩分配到各个车轮,从而完成车辆的抗侧风干扰控制。分析了未受控制车辆与直接横摆力矩控制(direct yaw-moment control,DYC)车辆在阶跃侧风下的运动特性和气动特性。研究结果表明,在阶跃侧风中,未受控制车辆的最大横摆角为5.7°,最大侧向位移为4.0 m,而施加DYC后,车辆横摆角基本为0,最大侧向位移为0.41 m,较好地维持了直线行驶状态。表明在此侧风稳定性控制系统下,高速车辆的抗侧风干扰能力得到有效提升。

摘要：为了研究提高高速车辆侧风稳定性的主动控制方法,建立了汽车多体动力学和空气动力学双向耦合平台,设计了基于模糊PID的直接横摆力矩控制方法(Direct Yaw-moment Control,DYC),分析了DYC高速车辆与未受控制的高速车辆侧风稳定性差异,以及高速车辆周围流场的气动特性。研究结果表明侧风环境中的DYC高速车辆最大侧向位移和最大横摆角有明显改善。汽车多体动力学和空气动力学双向耦合平台中的高速车辆运动路线一直在变化,车身周围的流场有着明显的瞬态特性,双向耦合平台对研究高速车辆侧风稳定性也有重要意义。