桥上轿车并行超车的风致安全评价及横向运动控制 被引量：3

1

作者 袁志群 陈敬旺 +3 位作者 李曰瀚 胡永柱 林晓波 林立 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期846-856,共11页

为厘清并行超车过程中“风-车-桥”的气动交互干扰及其对轿车侧风稳定性的影响,采用空气动力学与系统动力学耦合方法建立了侧风环境下桥上轿车分别超轿车和货车的风致安全评价模型,揭示了轿车超车过程中气动侧力和气动横摆力矩的变化规... 为厘清并行超车过程中“风-车-桥”的气动交互干扰及其对轿车侧风稳定性的影响,采用空气动力学与系统动力学耦合方法建立了侧风环境下桥上轿车分别超轿车和货车的风致安全评价模型,揭示了轿车超车过程中气动侧力和气动横摆力矩的变化规律及作用机理,基于线性二次最优控制的路径跟踪模型分析了轿车超车过程中有、无控制作用时侧偏运动和横摆运动的差异。结果表明,“风-车-桥”气动交互干扰形成的高速低压区和低速低压区对行车安全有显著影响,影响程度与被超车类型及所在车道有关:轿车超轿车时,在迎风侧第1车道超其他车道轿车时为较危险工况;轿车超货车时,在迎风侧第1车道超其他车道货车及在第2车道超第1车道货车时为较危险工况。研究结果可为提升桥梁风致行车安全能力提供参考。 展开更多

关键词 安全系统学 跨海大桥 超车 侧风稳定性 汽车行车安全 车辆横向控制

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风-车-桥气动干扰作用下的汽车纵横向协调控制

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作者 袁志群 李曰瀚 +2 位作者 林立 孙鹏飞 张义 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期731-741,共11页

为提高跨海大桥上轿车的风致行车安全能力,采用合成风和动网格耦合方法建立了轿车超越集装箱货车的瞬态分析模型,揭示了“风-车-桥”气动交互作用机理及其对轿车气动特性的影响规律。采用五次多项式插值算法建立了超车轨迹规划模型,基... 为提高跨海大桥上轿车的风致行车安全能力,采用合成风和动网格耦合方法建立了轿车超越集装箱货车的瞬态分析模型,揭示了“风-车-桥”气动交互作用机理及其对轿车气动特性的影响规律。采用五次多项式插值算法建立了超车轨迹规划模型,基于模糊逻辑的双PID控制方法与径向基神经网络的滑模控制方法设计了纵横向协调控制器,开展了轿车超车过程的路径跟踪能力分析及行驶稳定性评价。研究结果表明:风-车-桥的气动干扰大小与行驶车道及位置有显著关系,纵横向协调控制器的路径跟踪控制精度和鲁棒性较好,轿车侧风稳定性提高效果明显。 展开更多

关键词 超车 气动干扰 侧风稳定性 路径跟踪 运动控制器

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考虑侧风稳定性的汽车轨迹跟踪自适应时域模型预测控制

3

作者 袁志群 陈衍强 +2 位作者 常宇轩 霍殿生 林立 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1829-1841,1852,共14页

为扩展模型预测控制的应用场景,提高智能汽车在极端风环境下的轨迹跟踪精度,提出了一种考虑侧风稳定性的自适应时域控制方法。首先,以跨海桥梁上轿车超车过程为研究对象,采用汽车空气动力学与系统动力学耦合方法建立轿车超车的侧风稳定... 为扩展模型预测控制的应用场景,提高智能汽车在极端风环境下的轨迹跟踪精度,提出了一种考虑侧风稳定性的自适应时域控制方法。首先,以跨海桥梁上轿车超车过程为研究对象,采用汽车空气动力学与系统动力学耦合方法建立轿车超车的侧风稳定性分析模型;接着,建立汽车侧偏安全风险模型,以侧偏风险等级、车速及横向误差为参考设计时域自适应调节器,实现预测时域和控制时域的动态调节;最后,采用CarSim和Simulink搭建联合仿真场景,通过五次多项式规划超车轨迹,验证控制器的跟踪精度及鲁棒性。结果表明:与固定时域及变权重模型预测控制器相比,改进后的控制器可以更好地抵抗“风-车-桥”的气动干扰,以较低的实时性代价提高了车辆轨迹跟踪精度,汽车侧风稳定性得到明显提升。 展开更多

关键词 智能汽车 自动驾驶 侧风稳定性 自适应时域 模型预测控制 轨迹跟踪

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海面上下击暴流风场特性模拟及分析 被引量：2

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作者 尤韩炜 陈昌萍 《厦门大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期572-578,共7页

为研究下击暴流作用于海洋上层水域的风场特性与风浪分布,基于CFD(computational fluid dynamics)技术,建立了二维几何模型,使用雷诺应力模型、多相流模型对二维下击暴流作用于海洋上层水域的过程进行数值模拟,开展了其速度变化时程、... 为研究下击暴流作用于海洋上层水域的风场特性与风浪分布,基于CFD(computational fluid dynamics)技术,建立了二维几何模型,使用雷诺应力模型、多相流模型对二维下击暴流作用于海洋上层水域的过程进行数值模拟,开展了其速度变化时程、波高变化时程、特征时刻径向风速剖面、时均风速剖面与液相流速剖面的变化特性的分析.模拟结果表明:相对于平面陆地,下击暴流作用于海洋上层水域的前期径向气流方向有所抬升,风场稳定后径向气流中部仍表现为小幅抬升,至冲击中心水平方向远处逐渐平稳;冲击中心附近的海洋上层表面随下击暴流持续作用表面产生下凹,随时间增加下凹加剧,产生的冲击波向两侧传递,随时间发展在径向气流作用下产生长短不一的波;早期径向风速值将超过初始下沉气流风速值,最大达到下沉气流速度值的1.2倍,易联合风浪作用使海上舰船发生倾覆,海上舰船应利用其特征防范与抵御下击暴流;径向时均风速最大值所在高度较下击暴流作用于陆地时要高. 展开更多

关键词 下击暴流 气液两相流 风剖面 数值模拟

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人体热羽流作用下室内人员暴露风险影响研究 被引量：1

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作者 罗震宇 雷鹰 +2 位作者 陈昌萍 钱长照 胡海涛 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期38-46,共9页

人体热羽流对封闭室内的气流分布有十分重要的影响。该文基于高精度的三维瞬态CFD模拟方法,研究了室内人体热羽流演变的动态特征以及人员暴露于飞沫颗粒物的风险程度。采用瞬态标准RNG k-ε湍流模型对人体热羽流演变过程进行模拟,采用DP... 人体热羽流对封闭室内的气流分布有十分重要的影响。该文基于高精度的三维瞬态CFD模拟方法,研究了室内人体热羽流演变的动态特征以及人员暴露于飞沫颗粒物的风险程度。采用瞬态标准RNG k-ε湍流模型对人体热羽流演变过程进行模拟,采用DPM模型结合组分运输模型方程定义对人体呼出飞沫颗粒物与室内空气的两相耦合流动进行模拟,将模拟结果与烟雾示踪试验结果进行对比,定性验证模拟的准确性。研究发现,人体热羽流从人体下方向上扩展,在不同轮廓的部位处存在不同厚度的热分层,且会受到人体呼吸行为的影响产生波动。热羽流的存在会增加人员暴露风险,相比无热羽流工况,暴露者吸入飞沫颗粒质量分数增加了176%。控制人员之间距离可有效降低暴露风险,当人体之间距离小于0.5 m时,呼吸气流之间的相互作用较为强烈,人员每次呼吸吸入平均颗粒质量分数为0.044 6,当相隔间距超过1.0 m后,每次吸入平均颗粒物质量分数为0.004,呈明显下降趋势。 展开更多

关键词 飞沫颗粒物 计算流体力学 烟雾示踪试验 热羽流 暴露风险

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强风环境下跨海桥梁行车安全评价与管控方法 被引量：6

6

作者 袁志群 刘宇峰 林立 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期1456-1467,共12页

鉴于提高强风环境下跨海桥梁的通行能力是保障桥梁通行安全和通行效率的关键,而采用现有限速或限行的桥梁通行管理模式,不能适应未来智能交通发展的需要,本文中以厢式货车和轿车为研究对象,提出了一种强风环境下跨海桥梁行车安全评价与... 鉴于提高强风环境下跨海桥梁的通行能力是保障桥梁通行安全和通行效率的关键,而采用现有限速或限行的桥梁通行管理模式,不能适应未来智能交通发展的需要,本文中以厢式货车和轿车为研究对象,提出了一种强风环境下跨海桥梁行车安全评价与管控方法,研究了“风-车-桥”交互气动作用关系及其对汽车侧风稳定性的影响规律,利用强风作用下的汽车动态响应,开展了风速、车速和路面等多因素联合定量评价工作,最后对不同工况下跨海桥梁安全行车的行车组织和行车速度管控方法提出建议。 展开更多

关键词 汽车动力学 强风环境 侧风稳定性 跨海桥梁 行车安全 交通管控

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典型底部结构对轿车侧风稳定性的影响及作用机理 被引量：1

7

作者 袁志群 金晨 +3 位作者 胡永柱 刘宇峰 林立 张义 《重庆大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期58-70,共13页

凹凸底部和光滑底部是进行轿车车身设计与布置时2种典型的设计方案,但底部结构对轿车侧风稳定性的作用机理尚不明确,厘清其影响不仅可为底部结构设计与布置提供参考数据,而且是进行轿车侧风稳定性评价的关键技术问题。通过建立典型底部... 凹凸底部和光滑底部是进行轿车车身设计与布置时2种典型的设计方案,但底部结构对轿车侧风稳定性的作用机理尚不明确,厘清其影响不仅可为底部结构设计与布置提供参考数据,而且是进行轿车侧风稳定性评价的关键技术问题。通过建立典型底部结构轿车的数值计算模型,分析了不同侧风风速对轿车气动力和气动力矩的影响规律;采用汽车空气动力学与汽车系统动力学耦合方法建立了典型底部结构轿车的侧风稳定性分析与评价模型,研究了底部结构对轿车侧偏运动、横摆运动以及侧滑运动的影响规律及作用机理。研究表明:凹凸底部结构会增加轿车的气动升力、气动俯仰力矩、气动阻力以及气动侧力,加剧轿车的侧偏运动和横摆运动,增加轿车侧滑的风险;路面附着系数越低,凹凸底部结构对轿车侧偏运动和横摆运动的影响越大、对侧滑临界风速的影响越小。 展开更多

关键词 底部结构 侧风稳定性 动力学耦合 侧偏运动 横摆运动 侧滑极限

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基于希尔伯特-黄变换的桥梁非线性气动力识别

8

作者 张震 周光伟 陈昌萍 《厦门大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期336-345,共10页

[目的]针对桥梁涡激振动过程中非线性气动力识别的问题进行研究.[方法]提出了一种基于希尔伯特-黄变换的识别方法,首先对桥梁的时程数据进行预处理,再对处理后的数据使用经验模态分解法,在得到主导的固有模态函数后,结合随机减量法获得... [目的]针对桥梁涡激振动过程中非线性气动力识别的问题进行研究.[方法]提出了一种基于希尔伯特-黄变换的识别方法,首先对桥梁的时程数据进行预处理,再对处理后的数据使用经验模态分解法,在得到主导的固有模态函数后,结合随机减量法获得自由衰减曲线,最后通过希尔伯特变换,识别获取所需要的参数.[结果]数值算例与风洞试验显示:当桥梁处于涡振锁定区间内,本文提出的方法可以准确地识别桥梁的非线性气动力.[结论]一方面,本文提出的识别方法,可以很好地模拟出气动力的非线性形式.另一方面,本文在识别过程中,获得非线性气动力特性的相关结论:在涡振锁定区间内,桥梁的振动频率与固有频率接近;同时,桥梁的瞬时阻尼比与结构的瞬时振幅及风速有关. 展开更多

关键词 非线性系统 瞬时频率 希尔伯特-黄变换 气动效应

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灌木篱墙对高架桥街道峡谷内CO扩散的影响

9

作者 王薇 陈昌萍 +1 位作者 郑翥鹏 张祥敏 《环境工程技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期818-825,共8页

为探究灌木篱墙布局对高架桥街道峡谷内部流场及污染物扩散的影响,将灌木篱墙假设为多孔介质,采用标准k-ε模型结合组分运输方程对布置中央灌木篱墙和两侧灌木篱墙的高架桥街谷的底部和桥面道路机动车排放的CO扩散过程进行模拟,并与风... 为探究灌木篱墙布局对高架桥街道峡谷内部流场及污染物扩散的影响,将灌木篱墙假设为多孔介质,采用标准k-ε模型结合组分运输方程对布置中央灌木篱墙和两侧灌木篱墙的高架桥街谷的底部和桥面道路机动车排放的CO扩散过程进行模拟,并与风洞试验结果比较。结果表明:数值模拟方法可靠,且与标准街谷不同,高架街谷中的灌木篱墙不仅不会阻碍流场运动,还能加强底部受阻风场与上部风场的对流,有利于底部道路排放污染物的扩散,能够有效降低街谷的整体污染物浓度,改善污染物在背风侧、桥体上方和底部集聚的问题。两侧均设置篱墙时风场的上下对流更强,背风面壁面处CO质量分数降低60%,增设灌木篱墙可作为改善其内部空气污染程度的有效措施。 展开更多

关键词 高架桥 灌木篱墙 街道峡谷 污染物扩散 数值模拟

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基于多源遥感数据的洞庭湖流域时空演变研究

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作者 傅铭哲 郑渊茂 +2 位作者 钱长照 贺秋华 余姝辰 《遥感信息》 CSCD 北大核心 2024年第4期174-180,共7页

近年来,洞庭湖流域的生态环境面临巨大的压力,主要原因包括自然灾害和人类不合理的开发利用。正确获取流域时空演变趋势对于保护和建设洞庭湖流域的生态环境至关重要。文章基于2017—2021年遥感数据,采用NDWI水体指数阈值法(标准化差异... 近年来,洞庭湖流域的生态环境面临巨大的压力,主要原因包括自然灾害和人类不合理的开发利用。正确获取流域时空演变趋势对于保护和建设洞庭湖流域的生态环境至关重要。文章基于2017—2021年遥感数据,采用NDWI水体指数阈值法(标准化差异水体指数),分析了洞庭湖在此期间的湖泊流域面积变化趋势,研究了流域重心的迁移趋势,探讨了流域关键问题和脆弱环节。结果表明,大通湖在2017年至2021年3月下旬期间水域变化不大,保持在稳定状态。通江湖泊水域面积变化相对比较大,尤其2019年相比2018年呈断崖式萎缩,由2018年的863 km^(2)萎缩到2019年的648.02 km^(2),减幅214.98 km^(2)。影响湖泊演变的气象因素中,降雨与气温相关性最高。该研究成果可为洞庭湖流域可持续发展的治理措施的制定和科学规划提供重要参考依据。 展开更多

关键词 遥感数据 洞庭湖流域 NDWI 时空演变 重心迁移

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篱墙对街谷中机动车排放CO扩散的影响研究 被引量：2

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作者 蒋昕 钱长照 陈昌萍 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期48-54,共7页

该文研究了街道峡谷中道路两旁灌木篱墙绿化带对街谷内部机动车排放的CO扩散的影响,以及对街道峡谷流场的影响。采用ANSYS FLUENT软件进行了数值模拟与分析,将绿化带建立为多孔介质模型,采用稳态标准k-ε湍流模型结合组分输运方程,对道... 该文研究了街道峡谷中道路两旁灌木篱墙绿化带对街谷内部机动车排放的CO扩散的影响,以及对街道峡谷流场的影响。采用ANSYS FLUENT软件进行了数值模拟与分析,将绿化带建立为多孔介质模型,采用稳态标准k-ε湍流模型结合组分输运方程,对道路两旁有灌木篱墙的街道峡谷内的机动车尾气CO扩散过程进行模拟,将模拟结果与风洞试验对比验证结果的准确性。研究发现,在对街道两旁灌木篱墙绿化带进行坡度改造后,街谷内的流场发生改变,对比多个工况,分析发现不论在低风速还是高风速情况下,改造后的街道峡谷内部整体CO浓度更低,CO扩散情况均好于改造前的街道峡谷。2 m/s风速下,在30°坡面灌木篱墙街道峡谷中,背风面壁面处CO浓度降低了30%。4 m/s风速下,在15°坡面灌木篱墙街道峡谷中,背风面壁面处CO浓度降低了56%。 展开更多

关键词 街道峡谷 灌木篱墙 污染扩散 数值模拟

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基于修正的Irvine特征参数的大跨度悬索桥对称竖弯基频简化计算方法

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作者 周光伟 钱长照 陈昌萍 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1140-1148,共9页

结构动力特性计算是悬索桥结构设计计算的重要内容,悬索桥基频简化计算方法为悬索桥方案选型和初步设计阶段的动力特性计算提供了快速的计算依据。依据典型3类悬索桥的结构特点,基于Irvine经典理论的小垂度水平悬索频率方程,考虑大跨悬... 结构动力特性计算是悬索桥结构设计计算的重要内容,悬索桥基频简化计算方法为悬索桥方案选型和初步设计阶段的动力特性计算提供了快速的计算依据。依据典型3类悬索桥的结构特点,基于Irvine经典理论的小垂度水平悬索频率方程,考虑大跨悬索桥边跨的刚度影响,提出了对称竖弯基频计算的大跨悬索桥结构刚度模型和修正的Irvine特征参数的基频计算方法。分析结果表明:由于考虑边跨刚度的影响,主跨主缆的特征参数λ有较大幅度的下降;对称竖弯无量纲固有基频ω随特征参数λ的增大而单调增大;大跨度悬索桥对称竖弯基频随着边跨刚度的下降而减小。基于典型的3类悬索桥对公路桥梁抗风设计规范对称竖弯振动基频公式评估可以看出:规范公式对于双跨和三跨悬索桥,无论边跨为对称还是非对称结构,误差较大,基频误差均超过10%;采用本研究方法计算精度较高,与有限元计算结果的误差均小于5%,能够满足工程应用的计算精度要求。由于本研究算例涵盖了典型的三类悬索桥,表明了本研究方法对于对称竖弯基频计算具有一定的通用性。 展开更多

关键词 桥梁工程 大跨悬索桥 特征参数 基频 计算方法

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