基于CFD理论的变容积空气悬架系统动刚度特性与匹配理论

A dynamic model of air spring with auxiliary chamber will be set up based on theories of aerodynamics, fluid mechanics and thermodynamics. The vibration response of the system can be analyzed. The CFD theory and dynamic meshing technology will be applied to simulating the flow in the air spring with variable volume chambers, and the flow field characteristics can be analyzed. The mechanism of dynamic characteristics for the spring system with auxiliary chamber will be explored. The solving method of dynamic stiffness will be studied, and the dynamic stiffness theroy will be established. The dynamic model of air suspension system will be built with multi-body dynamics theory. The comprehensive effect of air suspension system on vehicle performane can be analyzed. The general index will be determined through combination of the ride performance, handling stability and road friendliness, then the optimal function will be set up to analyze the matching theory of air suspension system. New idea and new method of air spring dynamic stiffness and parameter matching of the suspension system are put forward, and the parameters of the suspension system will be well matched to improve vehicle performance. It will lay the theoretical foundation for further study on characteristic of air suspension system and its application.

结合流体力学、热力学和空气动力学理论，构建带附加气室空气弹簧系统的动力学模型，研究系统的振动响应特性；基于CFD理论，引入动网格技术，对变容积附加气室空气弹簧系统内部气体流动进行数值计算，模拟系统内部的气体流动，分析其流场特性；探索弹簧系统动态特性产生机理，研究动刚度的求解方法，构建空气弹簧的动刚度特性理论；利用多体动力学理论与方法，建立空气悬架系统动力学模型，分析空气悬架系统对车辆综合性能的影响；综合车辆行驶平顺性、操纵稳定性和道路友好性等三方面的性能，构建系统性能的综合评价指标，确定优化目标函数，探索空气悬架系统的匹配理论；提出从空气弹簧刚度特性理论研究到悬架系统参数间匹配优化的学术思想和理论方法，实现空气悬架系统的良好匹配，以提高车辆的综合性能，为空气悬架系统特性的研究及在车辆上的应用奠定理论基础。

项目针对变容积附加气室空气弹簧系统的动刚度特性理论展开研究，主要工作有. 1）变容积附加气室空气弹簧的结构分析与设计，包括附加气室容积有级调节和连续调节两种形式的结构方案设计与研发，为变容积附加气室空气弹簧系统的台架试验和实际应用奠定基础。. 2）通过CFD理论，研究带附加气室空气弹簧系统内部的气体流动，得到带附加气室空气弹簧系统的内部压力场、速度场、温度场等，分析系统内部气体的流动现象和规律，得到带附加气室空气弹簧系统的动态特性机理。. 3）应用面积加权平均法求解带附加气室空气弹簧系统工作高度位置的等效气压，在此基础上求解动刚度，建立工作高度位置等效气压下带附加气室空气弹簧系统的动刚度模型。. 4）设计了带有连接管路的带附加气室空气弹簧特性试验系统，对不同连接管路内径、不同附加气室容积的空气弹簧系统进行静态和动态特性试验，验证了利用局部等效气压求解系统动刚度的准确性。通过试验和动刚度模型分析空气弹簧系统动刚度的影响因素和影响规律。. 5）完善了变容积附加气室空气弹簧悬架系统与整车的匹配理论，建立了变容积附加气室空气悬架的匹配模型，结合遗传算法实现了悬架参数的匹配。.项目研究过程中取得了一定的研究成果，发表研究论文12篇，其中6篇被SCI或EI收录，申请并授权国家发明专利2 项，培养硕士研究生6名