侧风环境下行驶的直背式轿车气动力计算

第22卷第11期2007年11月

航空动力学报

Journal of Aerospace Power

Vo l.22No.11

Nov.2007

文章编号:1000-8055(2007)11-1858-05

侧风环境下行驶的直背式轿车气动力计算

郑昊,康宁,蓝天

(北京航空航天大学汽车工程系,北京100083)

摘要:分别对直背式简化轿车模型在无侧风、稳态侧风、非稳态侧风三种条件下汽车周围流场进行了数值模拟,并对汽车受到的气动力进行了计算.结果表明,定常侧风会产生较大侧向力,阻力和升力也有一定增加;在非定常侧风作用下,气动力变化趋势与侧风速率变化趋势基本相同.阻力增大幅度较为平缓,侧向力增大较为显著,升力处于两者之间.当侧风增大到一定速率后,车外流场会发生较大变化,尾涡会转变为侧向涡.

关键词:汽车空气动力学;气动力;侧风;非定常流中图分类号:U 461.1 文献标识码:A

收稿日期:2006-10-26;修订日期:2007-01-18

作者简介:郑昊(1982-),男,北京人,硕士生,主要从事汽车空气动力学方向的研究

Calculation of aerodynamic forces of a car with the effect of crosswind

ZH ENG H ao,KA NG N ing,LAN Tian

(Department of Automo tiv e Eng ineer ing,

Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing 100083,China)

Abstract:The o utflow field of a sim plified fast back car w as simulated numerically w ith the effect of no cr oss w ind,steady cr oss w ind and unsteady cross w ind.The aerody nam ic for ces and co efficients were calculated.T he results show that,steady crossw ind w ill g ener -ate bigger lateral for ce,and also increase the dr ag and lifting fo rce to a certain ex tent;the chang e trend of aer ody namic forces w as the same as that of lateral w ind speed.With the effect of unsteady cross w ind,the drag increases more slightly,and the lateral force increa -ses most significantly;the lifting fo rce remains m oderately.When cro ss w ind reaches a high lev el,the flow field w ill chang e dramatically,and the w ake vo rtex is tur ned into side vor tex.

Key words:autom obile aerodynam ics;aer ody namic forces;crossw ind;unsteady flow

汽车在侧风中行驶时,会受到较大的侧向力、横摆力矩和侧倾力矩.侧向气动力将引起轮胎侧偏,致使汽车偏离行驶方向,这种偏离由驾驶员调整转向盘来修正[1].为了消除侧风的影响,驾驶员连续调整转向盘,会导致驾驶员极度过早疲劳和增加危险性.因此,对行驶中的汽车进行侧风环境下的气动力分析是十分必要的.

本文应用商用CFD 软件Fluent 分别对无侧风、稳态侧风、非稳态侧风下的车身周围流场进行了数值模拟,对气动力及气动力系数进行了计算,并根据车身外流场的三维流线图和车身表面压力

分布情况对气动力的影响进行了分析.

1 计算模型的建立

1.1 控制方程

通常状态下,汽车车速低于200km/h,远小于0.3倍声速,因此汽车周围流动可按不可压流处理.在阵风作用下流动应按非定常流动处理,空

气介质的物性参数恒为常数,空气对汽车的绕流完全处于湍流状态.控制方程为非定常不可压N -S 方程

第11期郑昊等:侧风环境下行驶的直背式轿车气动力计算y#V =0

(1)5V 5t +(V #y)V =-yp Q

+v y2V (2)

式中,V 为速度矢量,y为哈密顿算子,p 为空气压强,Q 为空气密度,T 为空气运动粘性系数.

把湍流运动的速度和压力分解为平均值和脉动量后,在平均值基本方程中就出现了雷诺应力这一反映湍流运动的特征量.由于方程不封闭,无法对此进行求解.为此,人们在试验基础上对雷诺应力提出了一系列假设,得到了适应于不同湍流流动的湍流模型.其中,Spalart -Allm ar as 模型是一种新出现的单方程模型,只需求解一个关于v t 的输运方程,该输运方程为:

55x i

(Q v t v i )=G v +1R v 55x j L +L t )5v t 5x j +C b 2Q 5v t

5x j

-Y v (3)

式中,G v 是湍流粘度生成项,Y v 为壁面堵塞和粘度衰减而在近壁区域形成的湍流粘度损耗,R v 和C b 2为常数.

离散格式采用QU ICK 格式,即对流运动的二次迎风格式.这是目前应用的较广泛的离散格式,它可以减少假扩散现象,具有三阶精度[2]. 根据文

献[2],对于此简化模型,采用Spa-l art -Allmaras 湍流模型,以及QUICK 离散格式可以得到较小的误差.1.2 模型及网格划分

本文采用的简化缩比模型如图1.车身长为512m m,高为138mm,宽为206m m,为了减小计算量,保证计算的可行性,对车身进行了简化,忽略了车轮、后视镜、门把手、雨水槽、排气管等外凸装置和复杂曲面,而以简单曲面代替.

图1 汽车模型F ig.1 Sim plified ca r model

计算域为2750mm @2150m m @520mm,见图2.计算域左侧面距离车身表面2倍车宽;右

侧面距离车身表面7倍车宽,进口距离模型最前端3倍车身长,模型后端至计算域出口4倍车身长,计算域高度取4倍车身高,车模离地间隙20mm.

图2 计算域示意图F ig.2 Co mputational domain

对此计算模型采用六面体结构网格,为了更

好地在计算过程中模拟附面层,对贴近轿车表面的网格进行加密,如图3.这样在速度梯度较大的地方也可以得到较好的计算精度.同时由于网格密度由轿车表面向计算域外边界是由密到疏的过渡,也解决了网格过多计算时间过长的问题.整个网格数量为70万.

图3 车身纵向对称面内的网格划分

F ig.3 Gr id in t he longitudinal sectio n o f symmetr y

1.3 边界条件及初始条件

1.3.1 边界条件

整个流场的流体材料设置为空气,空气的密度为1.205kg/m 3

,动力粘性系数为1.81@10

-5

(kg/m #s).

计算域进口面作为来流速度入口,沿X 负向取v =35m/s.

计算域左侧面为侧风速度入口,速度方向沿Y 轴正方向,在第一阶段取u =5m /s,待流场稳定后侧风速度取文献[3]非稳态侧风的风谱数据库中的正弦变化阵风,如图4所示.

在计算域顶面边界为滑移的移动壁面边界.

1859

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图4正弦变化阵风

Fig.4Sinuso idal g ust

速度与进口速度与左侧侧风速度矢量合速度相同.

地面边界为无滑移壁面边界,速度大小与进口速度相同.

计算域出口与右侧边界同为出流边界,采用外推法,即出流边界上流向梯度为零的处理方法.

轿车表面边界取无滑移壁面边界.速度大小为0.

1.3.2初始条件

对定常侧风环境进行模拟计算,得到一个稳定的流场后,把该流场的速度、压强分布作为非定常计算的初始流场.然后直接改变侧风速度变化规律进行计算.

2对计算结果的分析

2.1定常侧风的影响

在无侧风和5m/s的定常侧风两种条件下,对该模型进行数值模拟计算.均采用耦合的稳态求解器,计算结果见表1:

表1气动力和气动力系数

Table1Aerodynamic forces and aerodynamic f orce coefficients

阻力/N C d升力/N C l侧向力/N C s 无侧风9.640.469 2.730.13300定常侧风15.600.7629.640.47134.81 1.700增量百分比/%61.962252.6253))))))

表1中,C d为轿车阻力系数,C l为升力系数, C s为侧向力系数.在无侧风和定常侧风两种条件下,沿轿车运动方向的来流速度均为35m/s.可见,侧风带来的影响对侧向力最为明显,侧向力是定常侧风条件下阻力的2.2倍、升力的3.6倍;升力相对于无侧风条件增加了2.5倍,同时,气动阻力也增加了61%.

图5为5m/s的定常侧风下,轿车模型A柱末端横截面流场的压力分布图.可以看到:侧风流入侧和流出侧的压力差主要集中在车身A柱两侧,这样的压力差会对车身产生一个侧向力.

图5定常侧风下压力分布

F ig.5P ressur e dist ribution w ith steady cross w ind

图6为5m/s的定常侧风下,轿车模型尾部的流线图.可以看到在侧风的作用下,模型尾部会形成两个涡流区,模型底部气流在尾迹区向上形成了不规则的尾涡,车身顶部的气流在通过车身后向下运动,形成一个较大的尾涡.由于侧风的作用,该尾涡径向与侧风风向相同,尺度沿侧风风向逐渐减小.上下两部分气流在通过尾涡后互相交汇,延长了尾迹区的长度,致使阻力增加.另一方面,模型底部的气流通过车身,在尾部形成的尾涡不规则,会进一步降低流经底部的气流速度,增大上下表面压力差,使升力增加.

图6定常侧风条件下流线图

Fig.6Streamlines wit h steady cro ss w ind

1860

第11期郑昊等:侧风环境下行驶的直背式轿车气动力计算图7是无侧风条件下的轿车模型尾部流线图.对比定常侧风条件的流线图,在侧风条件下其尾涡更为剧烈,特别是底部气流所形成的尾涡对尾部流场形成很大影响.因此,在侧风条件下,气动升力的变化最大

图7 无侧风条件下流线图F ig.7 Str eamlines w ithout cross w ind

2.2 非定常侧风的影响

在非定常侧风的影响下,其横摆角(合成气流与前方来流之间的夹角)随侧风风速的变化不断变化,气动力和气动力系数也随之改变.图8、图9分别是气动力和气动力系数随时间变化关系

图8 气动力随时间变化关系

Fig.8 V ariation o f aer odynamic for ces w ith

time

图9 气动力系数随时间变化关系

Fig.9 V ariation of aer odynamic for ce co efficients

with t ime

随着侧风风速的增加,横摆角度不断加大,气

动力的变化趋势与侧风风速的变化趋势相同,但各气动力变化幅度并不一样:从定常的5m/s 侧风到正弦变化侧风最大值时,阻力增大幅度最为平缓,增大了不到3倍;侧向力增大的最为显著,增加了25倍左右;而升力处于两者之间,增加了10倍左右.

由于气动力系数与来流速度的平方成反比,因此在侧向风速率的变化按照正弦规律变化时,侧向力系数和升力系数的变化曲线变得较为平坦,而阻力值变化较小,则造成在这一阶段的阻力系数的变化趋势不同于侧风速度曲线的变化趋势.

图10是t =0.125s 时的轿车模型尾部流线图,侧向风风速由定常时的5m/s 增加到8m/s.可以看到,此时上部气流形成的尾涡开始上移,并且沿侧向风来流方向出现回流.

图10 t =0.125s 流线图F ig.10 Str eamlines at t =0.125s

图11是t =0.25s 时车外流线图,侧向风速率增大到21.5m/s,并开始由线性变化转入正弦变化.这个时候上部分气流流经发动机罩和前挡

风玻璃,在车身背风侧形成涡流,涡流尺度沿车身向后逐渐增大,尾部并未形成涡流,同时流经底部的气流也会车身侧面形成一个小尺度的涡流.

图11 t =0125s 时流线图Fig.11 St reamlines at t =0.25s

图12是t =0.625s 时车外流线图,侧向风风速达到最大值30.5m/s,此时,侧向风速率仍然

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航空动力学报第22卷

按照正弦曲线变化.对比图11与图12,气流流经车身后所形成的涡流形式与t=0.25~0.625s时基本相同,且涡流区均在车身右侧向后延伸.

图12t=0.625s时流线图

F ig.12Str eamlines at t=0.625s

由此可以看出,侧风主要改变了汽车行驶过程中尾部涡流的形式.当侧风风速足够大时,尾涡出现了明显的逆向侧风风向回流.若侧风速率继续增大,则尾涡不再存在,气流一部分流经车身底部、发动机罩和前挡风玻璃,在车身的背风向形成两个涡流,随着车身向后延伸,两个涡流的尺度逐渐增大;而另一部分气流沿车身迎风面流经汽车尾部,并不形成明显的尾涡.

非定常侧风条件下车身流场的这种变化,对阻力的影响最小,当涡流转为在车身背风侧形成时,阻力的变化率达到最小;升力在尾涡转为侧向涡的过程中变化最为剧烈,之后随着侧向风速率的变化变得相对平缓;而侧向力在侧向风速率的迅速增加过程中一直保持着剧烈的增大趋势.

3结论

高速行驶的直背式汽车受侧风的影响非常明显,侧风带来的影响对侧向力最为明显,侧向力从0N增加到34.81N,是定常侧风条件下阻力的2.2倍、升力的3.6倍;升力相对于无侧风条件增加了2.5倍,同时,气动阻力也增加了61%.

侧风的影响作用随着非稳态侧风风速的增加会显著增加,气动力的变化趋势与侧风速率的变化趋势基本相同.阻力增大幅度最为平缓,增大了不到3倍;侧向力增大的最为显著,增加了25倍左右;而升力处于两者之间,增加了10倍左右.

车外流场当侧风增大到一定速率后,会发生较大的变化,尾涡会转变为侧向涡.

参考文献:

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GB《道路车辆外廓尺寸轴荷及质量限值》

《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》 GB1589-2004 Limits of dimensions , axle load and masses for road vehicles 前言本标准为全文强制。本标准是对GB 1589-1989《汽车外廓尺寸限界》的第一次修订。本标准与GB 1589-1989《汽车外廓尺寸限界》相比主要区别如下： --增加三轮汽车、三轴客车、挂车的外廓尺寸限值要求； --增加车辆通道圆和外摆值的测量方法及要求； --增加汽车、挂车和汽车列车的轴荷及总质量的限值要求； --增加对汽车、挂车和汽车列车的“其他要求” --修改客车、货车等车辆的外廓尺寸限值要求。本标准的附录A为规范性附录。本标准代替GB 1589-1989《汽车外廓尺寸限界》。本标准对新定型产品自实施之日起执行，对在生产产品自发布之日起十二个月后执行。

本标准由中华人民共和国国家发展和改革委员会、交通部、公安部共同提出。本标准由全国汽车标准化技术委员会归口。本标准起草单位：中国汽车技术研究中心、交通部公路科学研究所、公安部交通管理科学研究所、第一汽车集团公司、东风汽车公司。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GB 1589-1989。 1 范围本标准规定了汽车、挂车及汽车列车的外廓尺寸、轴荷及质量的限值。本标准适用于在道路上使用的汽车(最大设计总质量超过26000kg的汽车起重机、混凝土泵车及消防车除外)、挂车及汽车列车。本标准不适用于军队装备的专用车辆。注：汽车起重机、混凝土泵车及消防车的最大允许总质量的最大限值为55000kg。 2 规范性引用文件

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台背回填资料汾柳高速公路四合同段台背填筑方案及工程量清单东前线驻地组：为确保我公司施工的汾柳高速公路四合同段涵台背填筑质量能满足设计及规范要求，确保涵台背无一处沉降，避免桥头跳车现象, 保证路面平整度，特拟定台背填筑方案，并附工程量清单，请予以核定为盼！一、回填范围 1 、涵洞涵洞台背填筑的范围：长度应不小于2 倍孔径，宽度按设计进行。洞顶填土高度不大于2m的涵洞，洞顶填料应用与台背填料相同的材料填筑。对于拱涵，台背填筑长度不应台高的3~4 倍。设计有明确要求的按设计图进行填筑。2 、桥梁桥梁台背填土顺路线方向长度，应自台身起，顶面不小于桥台高度加2m,底面不小于 2m。3 、挡墙墙背挡墙墙背的填土范围：长度按挡墙全长进行填筑，宽度为墙后1m宽范围，高度为墙身高度范围。二、填筑材料填筑涵台背应用透水性材料，不得用带有泥草、府殖土或冻土块的土。我合同段拟采用砂砾或按设计中要求的材料做台背填料。若用砂砾做填料时，颗粒级配应满足下表要求：当涵台背填筑范围较大，能使用机械碾压时，尽量用压路机碾压；当涵台背填筑范围狭小，机械无法展开施工时，则必须使用小型夯实机具（如平板式振动夯或蛙式打夯机）进行夯实。四、台背填筑的技术措施 1 、台背和挡墙墙背与路基应尽可能同步施工，以避免或减少人为接茬，当不能同步施工时，路基应采取挖台阶形式，台阶尺寸为60 x 60cm 2 、为了确保填筑全过程厚度的均匀性，必须在单幅台背左、中、右部位按确定的松铺厚度划出标线，同时注明换填层位、编号数，绝对不能超厚碾压。 3 、为确保碾压质量，台背无论换填砂砾或灰土材料，当采用压路机碾压时，压实厚度按松铺厚度20cm控制；当采用压实机具时，松铺厚度按15cm控制。 4 、采用25T 以上压路机横向、纵向尽可能贴边交错碾压，碾压不到位处，应以冲击夯补充夯实

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目录高性能计算、分布式计算、网格计算、云计算--概念和区别 (1) 高性能计算 (3) 百科名片 (3) 概念 (3) 服务领域 (3) 网格 (5) 百科名片 (5) 网格的产生 (5) 网格技术的特征及其体系结构 (5) 高性能计算机的发展与应用 (17) 我国高性能计算机应用前景及发展中的问题 (17) 高性能计算机与大众生活息息相关 (17) 高性能计算机发展任重道远 (18) 分布式计算、网格计算和云计算 (21) 分布式计算 (21) 网格计算 (21) 云计算 (22) 网格计算和云计算的概念和区别 (24) 目标不同 (24) 分配资源方式的不同 (25) 殊途同归 (26) 钱德沛教授：云计算和网格计算差别何在？ (27) 云计算与网格计算的概念 (27) 网格计算的特点是什么呢？ (27) 云计算与网格计算区别何在 (28)

路基台背回填细则

353省道海安段建设工程（路基台背回填）监理实施细则编制人：葛成强审批人：王承兵江苏兆信工程咨询监理有限公司 353省道海安段建设工程S353J2总监办二0一三年十月

路基（台背）回填施工监理实施细则 1、工程概况本标段工程范围为K19+030.000——K34+900.052，其中通道1道，27.69 米长。圆管涵35道，2202.39米长。倒虹吸8道，553米长，桥梁21座，共65处，台背回填6%石灰处治土，压实度≥96％，铺筑长度439.9m，处治土方量为 26980.1m3，铺设双向土工格栅26081.9㎡。 2、总则路基台背回填的质量关系着路基的强度、不均匀沉陷和稳定性，并直接影响路面的质量，为确保路基施工质量达到设计要求，特制定本细则。。 3、施工前准备工作 3.1机械设备数量和性能满足施工要求。 3.2了解掌握路基台背回填填料及各层不同的压实标准。 3.3取不同土坑的土做标准击实试验，以确定各取土坑的最佳含水量和最大干密度。 3.4了解路基放样的宽度，计算各台背的回填长度，计算界面高程。 3.5对石灰钙镁含量测定应符合规范要求。 3.6绘制灰剂量与压实度曲线、时间与石灰损失曲线。 3.7原地面压实检查。 4、施工过程控制 1台背回填的两侧范围必须按下表进行控制。两侧路堤构造物形式底部长度（m）上部长度（m）备注桥涵>桥台高度 >桥台高度＋搭板长含台前溜坡，溜坡需超出 0.3m压实通道>2×B >2×B＋搭板长B－通道宽度（m）涵洞>2×Φ>2×Φ+4 Φ－管径或涵洞宽度（m）

①台背回填应在隐蔽工程验收合格后进行，台背回填时对桥梁圬工的强度等要求，应按照《公路桥涵施工技术规范》有关规定进行。 ○2进行台背回填施工前，应首先清除构造物基础底面以下、以上的未压实土，用灰土找平后用压路机横向压实，自检、检验合格后分层回填。 ③台背回填填料应符合设计要求。 ④台背回填应与锥坡填土同时进行，两侧回填应同时对称进行。 ⑤如在进行台背区填筑前，台背区以外的路基尚未填筑，台背填筑长度一般应大于50m，如台背区以外的路基已经填筑压实，则应将已经填筑压实的路基端部开挖成台阶状，以保证新、老压实区沉降变形的均匀性。 ⑥台背填筑应分层进行，并严格控制含水量，每层松铺厚度不宜大于20cm。当用小型夯具、机具压实时，每层松铺厚度不宜大于15cm。 ⑦台背回填的压实度要求从填方基底或涵洞顶部到路床顶面均为96％。压路机压不到的地方应使用小型机动、机具进行压实。 ⑧在回填、压实施工中应保持结构物完好无损。涵顶面填土压实厚度大于50cm 时，方可通过重型机械和汽车。 5、试验 5.1取土坑土的标准击实试验、土的液塑限 5.2石灰的有效钙镁含量的测定 5.3压实度检测 6、监理日记记录的内容施工桩号段落、掺灰日期、填料、自检结果、区域层次、路基宽度、填土厚度、平整度、压实度、横坡度、灰剂量。

汽车质量在前后轴的轴荷分配

一 1、汽车的质量对汽车的动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性等都有重要的影响。在相同发动机的前提下，汽车的质量越大0-100m/s 的加速时间越长；行驶相同里程所消耗的燃油越多；由一定速度减小到零，在刹车时由于2 12 E mv （m 为汽车总质量），质量越大，能量越大，对刹车盘的制动性要求也越高；在其他条件一样的情况下，质量越大，在转弯时产生的离心惯性力也越大，影响操纵稳定性。所以我们必须对汽车的质量予以重视。 2、汽车的质量参数包括汽车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、载荷分配。下面重点介绍一下整车整备质量、汽车总质量、轴荷分配三个概念。 ①整车整备质量：指车上带有全部装备（包括随车工具、备胎（约18公斤）等），加满燃油（35公斤）、水”）。 ②汽车总质量：是指装备齐全、并按规定装满客、货的整车质量。 ③轴荷分配：汽车质量在前后轴的轴荷分配是指汽车在空载或满载静止的情况下，前后轴对支撑平面的垂直负荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。二轴荷分配对轮胎寿命和汽车的使用性能有影响。在汽车总布置设计时，轴荷分配应考虑这些问题：从各轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各个车轮的载荷应相差不大；为了保证汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的载荷，而从动轴载荷可以适当减少；为了保证汽车有良好的操纵稳定性，转向轴的载荷不应过小。因此可以得出作为很重要的载荷分配参数，各使用性能对其要求是相互矛盾的，这要求设计时应根据对整车的性能要求、使用条件等，合理的选取轴荷分配。汽车总体设计的主要任务：要对各部件进行较为仔细的布置，应较为准确地画出各部件的形状和尺寸，确定各总成质心位置，然后计算轴荷分配和质心位置高度，必要时还要进行调整。此时应较准确地确定与汽车总体布置有关的各尺寸参数，同时对整车主要性能进行计算，并据此确定各总成的技术参数，确保各总成之间的参数匹配合理，保证整车各性能指标达到预定要求。汽车的驱动形式与发动机位置、汽车结构特点、车头形式和使用条件等对轴荷分配有显著影响。如发动机前制前驱乘用车和平头式商用车前轴负荷较大，而长头式货车前轴负荷较小。常在坏路上行驶的越野汽车，前轴负荷应该小些。乘用车和汽车设计者考虑汽车负载状态，是依据有关国家标准执行的。当总体布置进行轴荷分配计算不能满足预定要求时，可通过重新布置某些总成、部件（如油箱，备胎、蓄电池等）的位置来调整。必要时，改变轴距也是可行的方法之一。前轮驱动与后轮驱动只与汽车整体布置有关，多数轿车采用前轮驱动方式，将发动机、变速器和驱动器联成一体，布置在汽车前方，可省略传动轴，提高汽车操纵的稳定性。后轮驱动是少数轿车布置的形式，有利于轴荷分配和操纵机构布置。前轮驱动或后轮驱动本身不会对制动的表现有大的影响，对汽车制动的主要影响是汽车前后轴荷的变化。地面对前、后车轮上的法向反作用力数值等于车轮的垂直载荷，制动时法向反作用力影响作用在车轮上的摩擦力大小。汽车静止时前后轴荷是平衡的，法向反作用力是均衡分布的。但在制动过程中，由于汽车惯性力的作用，轴间的载荷会重新分配。在制动过程中，汽车受惯性影响向前冲，前轮负荷大幅度增大；后轮载荷大幅度减少。

高性能计算云平台解决方案

目录 1概述 (3) 1.1建设背景 (3) 1.2设计范围 (3) 1.3总体设计原则 (3) 2系统平台设计 (4) 2.1项目需求 (4) 2.2设计思想 (5) 2.3云存储系统方案 (6) 2.4系统优势和特点 (6) 2.5作业调度系统方案 (8) 3系统架构 (9) 3.1cStor系统基本组成 (9) 3.2cStor系统功能描述 (10) 3.3Jobkeeper系统基本组成 (17) 4系统安全性设计 (20) 4.1安全保障体系框架 (20) 4.2云计算平台的多级信任保护 (21) 4.3基于多级信任保护的访问控制 (25) 4.4云平台安全审计 (28) 5工作机制 (31) 5.1数据写入机制 (31) 5.2数据读出机制 (32) 6关键技术 (33) 6.1负载自动均衡技术 (33) 6.2高速并发访问技术 (33) 6.3高可靠性保证技术 (33) 6.4高可用技术 (34) 6.5故障恢复技术 (34) 7接口描述 (35) 7.1POSIX通用文件系统接口访问 (35) 7.2应用程序API接口调用 (35) 8本地容错与诊断技术 (36) 8.1 cStor高可靠性 (36) 8.2 cStor数据完整性 (36) 8.3 cStor快照技术 (37) 8.4 Jopkeeper故障处理技术 (37) 9异地容灾与恢复技术 (39) 9.1cStor数据备份与恢复系统功能 (39) 9.2cStor异地文件恢复 (40)

1概述 1.1建设背景云存储平台与作业调度为本次高性能计算总体解决方案的一部分。主要针对海量的数据的集中存储、共享、计算与挖掘，建立一套具有高可靠、可在线弹性伸缩，满足高吞吐量并发访问需求的云存储与计算平台。为数据存储和高效计算提供便捷、统一管理和高效应用的基础平台支撑。 1.2设计范围本技术解决方案针对海量数据集中存储、共享与计算，提供从系统软硬件技术架构、原理、硬件选型、网络接入以及软件与应用之间的接口等方面的全面设计阐述。 1.3总体设计原则针对本次工程的实际情况,充分考虑系统建设的建设发展需求，以实现系统统一管理、高效应用、平滑扩展为目标，以“先进、安全、成熟、开放、经济”为总体设计原则。 1.3.1先进性原则在系统总体方案设计时采用业界先进的方案和技术，以确保一定时间内不落后。选择实用性强产品，模块化结构设计，既可满足当前的需要又可实现今后系统发展平滑扩展。 1.3.2安全性原则数据是业务系统核心应用的最终保障，不但要保证整套系统能够7X24运行，而且存储系统必须有高可用性，以保证应用系统对数据的随时存取。同时配置安全的备份系统，对应用数据进行更加安全的数据保护，降低人为操作失误或病毒袭击给系统造成的数据丢失。在进行系统设计时，充分考虑数据高可靠存储，采用高度可靠的软硬件容错设计，进行有效的安全访问控制，实现故障屏蔽、自动冗余重建等智能化安全可靠措施，提供

非定常空气动力学大作业

非定常空气动力大作业一、问题要求 1、采用非线性代数模型建模。 2、样本数据为某飞机模型单自由度滚转运动风洞试验中测得的滚转力矩系数（对应数据文件中“Cl ”列。数据文件名为cb0.dat-cb7.dat ，运动规律为： 40cos(2)ft φπ=-?，分别对应运动频率0.0Hz-0.7Hz 。“φ”对应数据文件中“phi ”列。试验风速v=25m/s ，模型展长（参考长度）0.75m 。 3、要求编写建模程序（语言不限），给出源程序。 4、根据建模精度，调整系数个数，给出系数矩阵。 5、根据建模结果，计算运动规律为40cos(2)ft φπ=-?，f ＝0.35Hz ，滚转力矩迟滞环；计算运动规律分别为2010cos(2)ft φπ=-?-?，2010cos(2)ft φπ=?-?，和10cos(2)ft φπ=-?，f ＝0.4Hz ，滚转力矩迟滞环。 6、给出计算曲线。实验数据 -0.06 -0.04-0.0200.02 0.040.060.08-40 -30 -20 -10 010 20 30 40 phi C l cb0 cb1cb2cb3cb4cb5cb6cb7

图1 原始实验数据曲线二、模型建立考虑一般的非线性运动规律 ()1cos m a eff eff k t αααφ=-+ （1）式中 2eff b k f v π=?? （2）其中，f 为非定常运动的频率（单位Hz ），b 为模型展长（单位m ），v 试验风速（单位m/s ）。对于一般的非线性运动，可以建立横向非定常气动力的非线性代数模型如下： 23012345678Ca C C C C C C C C C αααααααααααα=++++++++ （3）其中，α即为方程（1）中的1α，α 由方程（1）求导可得 ()sin eff a eff k t ααφ=-+ （4）系数i c 是减缩频率eff k 的函数, 其定义如下：与α有关的系数为 231234 0,1,2,3,4i i i i i C a a k a k a k i =+++= （5）与α 有关的系数为 231234log() 5,6,7,8i i i i i C a k a k a k a k i =+++= （6）因此，对于该模型共有36个待定系数。三、模型求解尽管求解模型方程（3）中的系数可以转化为一个线性最小二乘问题，但为了适用于任意形式的模型方程，本文采用非线性最小二乘逼近的方法来计算模型

专用汽车设计常用计算公式汇集

第一章专用汽车的总体设计 1总布置参数的确定专用汽车的外廓尺寸（总长、总宽和总高） 1.1.1长 ①载货汽车w 12m ②半挂汽车列车w 16.5m 1.1.2宽W 2.5m （不含后视镜、侧位灯、示廓灯、转向指示灯、可折卸装饰线条、挠性挡泥板、折叠式踏板、防滑链以及轮胎与地面接触部分的变形等） 1.1.3高W4m （汽车处于空载状态，顶窗、换气装置等处于关闭状态） 1.1.4车外后视镜单侧外伸量不得超出汽车或挂车最大宽度处250mm 1.1.5汽车的顶窗、换气装置等处于开启状态时不得超出车高300mm 1.2专用汽车的轴距和轮距 1.2.1轴距轴距是影响专用汽车基本性能的主要尺寸参数。轴距的长短除影响汽车的总长外，还影响汽车的轴荷分配、装载量、装载面积或容积、最小转弯半径、纵向通过半径等，此外，还影响汽车的操纵性和稳定性等。 1.2.2轮距轮距除影响汽车总宽外，还影响汽车的总重、机动性和横向稳定性。 1.3专用汽车的轴载质量及其分配专用汽车的轴载质量是根据公路运输车辆的法规限值和轮胎负荷能力确定的。 1.3.1各类专用汽车轴载质量限值（JT701-88《公路工程技术标准》）

1.3.2基本计算公式 A 已知条件 a）底盘整备质量G i b）底盘前轴负荷g i c）底盘后轴负荷Z i d）上装部分质心位置L2 e）上装部分质量G2 f）整车装载质量G3 （含驾驶室乘员） g）装载货物质心位置L3 （水平质心位置） h）轴距 l（h I2） B上装部分轴荷分配计算（力矩方程式）例图1 1 g2 （前轴负荷）X（I -l i ）（例图1）=G2 （上装部分质量）X L2 （质心位置）

云计算8个课题

我的演讲主要分为几个方面： 1、网格计算和云计算 2、计算系统虚拟化基础理论与方法研究973项目简介 3、桌面虚拟化技术实践 4、最后进行一个小的总结什么是网格计算呢？动态多机构虚拟组织中的资源共享和协同问题求解。下面我先说一下网格计算的本质： 1、资源异构 2、多机构 3、虚拟组织 4、以科学计算为主 5、采用高性能计算机 6、问题求解环境紧耦合说到云计算大家比较喜欢，现在没有非常权威的专家说，云计算是什么样的定义，虚拟的资源把它变成一种服务，这就叫做云计算，从这个定义本身来看，你可以看出，云计算它的本质是什么呢？我们比较一下网络计算，我们就给出云计算这几个本质。第一，云计算并不强调资源，首先在构建领域资源的时候，它是由机构来进行构件，就是它自己的一个云计算平台。云计算是以现在从这几年比较热的虚拟经济。WAS上面各种包括视频共享网站，等等各

种它都有很多的商业应用。对云计算来说，并不强调某一个云计算中心我需要非常强大的超级计算机，座谈早上李院士在报告当中就说得非常清楚，云计算是以普通的服务器械集群，作为它的一个基本共享单元。通过大量的分散在各个地方的这种服务器集群，来完成它的服务。所以从我们在整个计算机体系结构这个角度来看，有分故事系统的一种集中的管理。它需要把这些资源分布在各个地方。另外，它是采用是普通服务器集群，分在各个不同地方，因此是一种松耦合环境下的处理，就是在松耦合环境下做海量处理的处理方式，变成一种环境，这是云计算的一个本质。说到虚拟化这是云计算的一个基础的基础，大家谈云计算跟网络计算，在技术层面上有甚么最基础的差异，虚拟化怎么来定义，因为很早就有虚拟化，虚拟化本身就是把底层物理设和上层的操作化，或者上层的软件进行分离的一种去耦合技术，各个层面做各个层面的工作，大家不要捆绑在一起，它希望能够把它进行去耦合，目的就是为了实现信息资源的利用效率和灵活性的最大化。大家也知道，在云计算出来之前，我们大量集群的时候，它的利用率其实是非常低的，其原因就在于各个机器都采用单一的集群，比如E —mail服务器，每个服务器它的峰值是不一样的，因此会带来整个系统利用率非常不均衡，平均利用率会非常低。我们采用虚拟化技术以后，就可以把这些资源整合在一台机器上，或者相邻的一些机器上，来提高它的利用效率和灵活性的最大化，这就是虚拟化的基础。

【CN109933876A】一种基于广义气动力的非定常气动力降阶方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910158106.7 (22)申请日 2019.03.03 (71)申请人西北工业大学地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号 (72)发明人张桂玮　杨智春　宋巧治　谷迎松　陈宇　 (74)专利代理机构西北工业大学专利中心 61204 代理人陈星 (51)Int.Cl. G06F 17/50(2006.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称一种基于广义气动力的非定常气动力降阶方法(57)摘要本发明提出一种基于广义气动力的非定常气动力降阶方法，首先通过坐标变换将模态坐标下的广义气动力转换为物理坐标下结构有限元模型全部节点上分布的非定常气动力，然后通过曲面样条插值将分布的非定常气动力进行降阶，等效集中到有限个加载点处从而获得频域气动力降阶模型，最后使用最小状态法将频域降阶气动力模型拟合到时域。本发明在尽量减少降阶气动力模型阶数的基础上，提高了降阶气动力模型的精度，从而降低了地面颤振模拟试验中激振力控制系统设计的难度，其次借助CFD跨声速非定常气动力计算方法，该降阶方法可用于跨音速颤振分析中。权利要求书1页说明书8页附图2页CN 109933876 A 2019.06.25 C N 109933876 A

1.一种基于广义气动力的非定常气动力降阶方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：针对需要进行地面颤振模拟试验的机翼，建立机翼的有限元模型，进行模态分析，得到机翼有限元模型的质量矩阵M以及机翼的模态振型矩阵Φ，并在计算流体力学软件中计算该机翼在给定马赫数下的广义气动力矩阵；步骤2：坐标变换：在得到广义气动力矩阵后，根据以下公式 Qaa＝MΦ·Qhh ·ΦTM 得到物理坐标下的气动力影响系数矩阵Qaa；其中Qhh为步骤1得到的机翼在给定马赫数下的广义气动力矩阵；步骤3：面样条插值气动力降阶：根据机翼有限元模型上设定的激振点和拾振点数目，对机翼有限元模型上的激振点及拾振点的位置进行优化，使通过激振点和拾振点表示的气动节点插值振型与气动节点原始振型之间实现最优逼近；得到机翼有限元模型上的激振点及拾振点位置后，采用插值方法实现从拾振点的位移得到全部结构节点位移的插值变换以及从全部结构节点的气动力到激振点作用力的插值变换；其中从拾振点的位移得到全部结构节点位移的插值变换关系为 x＝[G s ]{x s }NS ×1 其中x为全部结构节点位移，x s 为拾振点的位移，NS为拾振点数目，G s 为位移插值矩阵；从全部结构节点的气动力到激振点作用力的插值变换关系为： {f s }NA ×1＝[G f ]{f} f为全部结构节点上的气动力，f s 为激振点上的作用力，NA为激振点数目，G f 为力插值矩阵；进而得到降阶后的气动力影响系数矩阵为 [Q s ]NA ×NS ＝[G f ][Qaa][G s ] 步骤4：将气动力拟合到时域：采用最小状态法将降阶后的气动力影响系数矩阵Q s 转换到时域，得到降阶的时域气动力：其中转换到时域的气动力影响系数矩阵为：式中，s是拉普拉斯变量，b是机翼的半弦长，V是来流速度，I为单位阵，A 0，A 1，A 2，D，R和E 是通过最小状态法求得的系数矩阵；根据转换到时域的气动力影响系数矩阵，得到降阶的时域气动力为其中q ∞为动压。 2.根据权利要求1所述一种基于广义气动力的非定常气动力降阶方法，其特征在于：步骤3中采用平面薄板样条插值方法实现从拾振点的位移得到全部结构节点位移的插值变换以及从全部结构节点的气动力到激振点作用力的插值变换。权　利　要　求　书1/1页2CN 109933876 A

跨声速非定常空气动力计算与分析

跨声速非定常空气动力计算 Computation on Transonic Unsteady Aerodynamics 北京大学力学与工程科学系理论与应用力学专业 00级陈雪梅摘要颤振问题一直是高速飞行器设计中的一大难题，特别在跨声速区段。本文利用FLUENT6.1对一模型机翼的颤振行为进行了数值模拟，仿真机翼在高速气流中受激后扭曲变形最后发展成颤振的全过程，并对这一计算结果进行了初步分析，所得的算法具有普遍意义。关键词：颤振，空气动力学，动网格 [引言] 早期的飞行器设计中的空气动力学分析都是将机翼﹑机身和其他气动部件当作刚体来处理。但自第一架飞机诞生以来，空气动力学与飞机结构弹性的相互作用问题已经对航空技术的发展产生了重大影响，特别在‘彗星号’失事以后，人们对此倍加关心。飞机在空气载荷作用下会出现可观的变形，这种变形将改变空气动载荷的分布，而它反过来又使变形发生变化。在这种相互作用过程中，会引起振动，学术界称之为颤振。这是一种自激振荡，它不断从气流中吸收能量。当飞机发生颤振时，轻则出现不稳定和振动现象，重则因它引起材料‘疲劳’从而导致飞机在空中解体，以至机毁人亡。在莱特兄弟首次试飞前，兰利的“空中旅行者”作了两次不成功的飞行试验。第二次试飞时机翼和尾翼毁坏了，失败原因众说纷纭，气动弹性可能是第二次失败的罪魁祸首。第一次世界大战中，英国的DH-9飞机尾翼颤振导致了飞行员死亡。对此，英国空气动力学家贝尔斯托（L. Bairstow）首先对颤振进行了理论研究。随着飞机速度的提高，空气动力增大，而重量小的结构形式使机翼抵抗变形的能力下降，所以气动弹性问题便得严重起来。20世纪30年代初英国一家飞机连续发生有气动弹性引起的颤振事故，促使航空工程界对气动弹性问题普遍重视起来[摘自参考文献3，P118]。其间的理论研究颇有成效。美国力学家西奥多森（T. Theodorson）提交的研究报告对美国航空工业界建立颤振分析方法起了巨大作用。50年代中后期，特别是60年代，一方面空气动力学理论的突破为非定常空气动力学研究提供了新方法；另一方面风洞技术高度发展，使振荡机翼非定常气动理论有了新的突破。但由于理论方法的局限性以及风洞试验的高耗能及周期

台背回填方案样本

台背回填施工技术方案一、编制依据 1、改建工程施工图设计: 2、《公路桥涵施工技术规范》( JTJ041- ) : 3、《公路路基施工技术规范》( JTG F10- ) : 4、《公路工程质量检验评定标准》( JTG F80/1- ) 。二、工程概况我标段共有涵洞26道, 为加强桥涵台背回填的质量控制, 减少台背填土不均匀沉降, 防止桥头跳车现象, 保证行车的舒适性, 我项目部多次召开台背回填施工讨论会, 编制桥梁台背回填施工技术方案, 采用中粗砂进行台背回填施工。三、施工工艺流程及方法 1、施工工艺流程

2、整理现场结构物施工完成后,对施工现场进行整理,清除台背回填范围内的杂物、垃圾,清表压实至桥涵基础标高。对于墙式台身, 为确保路基填土和台背填砂的结合界面密实, 路基填土时应在不致引起对桥台和涵洞洞身产生过大土压力的情况下,填土压实范围以距墙背1.0-1.5m为宜。 3、测量放样根据桥涵台背回填设计图纸进行测量放样,用全站仪放出路基中线及边坡线,并测出基底距路床顶面的高差。 4、回填范围回填范围为倒梯形设计, 明涵台背回填范围: 回填高度至路面基层下, 顶部回填宽度为搭板长度+1m,底部回填宽度距基础外边缘2m范围, 路堤填筑时预留台阶分层回填。暗涵台背回填范围为: 回填高度至路面结构层下, 底部回填宽度距基础外边缘2m范围, 涵洞顶部为距台帽外缘不小于h+2+L(h为基础底至盖板顶高度; L为台帽外缘距基础外缘长度); 从填方基底至路床顶面, 路堤填筑时按1:1坡度预留台背回填部

分。 5、基坑处理在基坑回填前, 要彻底清除基坑内杂物、淤泥, 淤泥必须清到土质较坚硬处; 基底清理整平后进行压实, 压实度达到90％以上。 6、回填材料要求填料选用中粗砂, 中粗砂经试验室检验合格后使用。 7、填筑及摊铺方法台背填筑前应在构造物台墙的明显位置按照每层的压实厚度设置三道( 中间和两边各一道) 标尺线, 用以控制填料厚度。填筑时严格按要求的层铺厚度在台后分层铺料; 铺料前根据填筑层的面积和设计厚度计算出每层填料数量, 填筑时台背两侧应对称回填, 并采用人工配合机械摊铺、整平, 每层松铺厚度不超过50cm。 8、压实方法填筑至高程后, 自检合格并经监理工程师同意后方采用加水振动至密实的方法。加水后采用小型振动平板夯夯实, 振压时应重叠1/2夯底面, 小型振动平板夯应保证至少夯实2遍, 使饱和砂层发生液化, 使孔隙减少而得到加密, 施工过程中注意保持结构物完好无损。及时进行压实度检测,压实度达不到设计要求时,再用平板夯重新碾压,直至合格,夯实结束后表面应平整、密实。 9、检测方案采用中粗砂回填每层施工完毕后, 采用灌砂法检测压实度 ,

专用汽车设计常用计算公式汇集

专用汽车设计常用计算公式汇集 Prepared on 24 November 2020

第一章专用汽车的总体设计 1 总布置参数的确定专用汽车的外廓尺寸（总长、总宽和总高） 1.1.1 长 ①载货汽车≤12m ②半挂汽车列车≤16.5m 1.1.2 宽≤ 2.5m（不含后视镜、侧位灯、示廓灯、转向指示灯、可折卸装饰线条、挠性挡泥板、折叠式踏板、防滑链以及轮胎与地面接触部分的变形等） 1.1.3 高≤4m（汽车处于空载状态，顶窗、换气装置等处于关闭状态） 1.1.4 车外后视镜单侧外伸量不得超出汽车或挂车最大宽度处250mm 1.1.5 汽车的顶窗、换气装置等处于开启状态时不得超出车高300mm 1.2专用汽车的轴距和轮距 1.2.1 轴距轴距是影响专用汽车基本性能的主要尺寸参数。轴距的长短除影响汽车的总长外，还影响汽车的轴荷分配、装载量、装载面积或容积、最小转弯半径、纵向通过半径等，此外，还影响汽车的操纵性和稳定性等。 1.2.2 轮距轮距除影响汽车总宽外，还影响汽车的总重、机动性和横向稳定性。 1.3专用汽车的轴载质量及其分配专用汽车的轴载质量是根据公路运输车辆的法规限值和轮胎负荷能力确定的。 1.3.1 各类专用汽车轴载质量限值（JT701-88《公路工程技术标准》）

1.3.2 基本计算公式 A 已知条件 a ）底盘整备质量G 1 b ）底盘前轴负荷g 1 c ）底盘后轴负荷Z 1 d ）上装部分质心位置L 2 e ）上装部分质量G 2 f ）整车装载质量G 3（含驾驶室乘员） g ）装载货物质心位置L 3（水平质心位置） h ）轴距)(21l l l + B 上装部分轴荷分配计算（力矩方程式） g 2（前轴负荷）×（12 1l l +）（例图1）=G 2（上装部分质量）×L 2（质心位置） g 2（前轴负荷）=1222 1)()(l l L G +?上装部分质心位置上装部分质量则后轴负荷222g G Z -= C 载质量轴荷分配计算 g 3（前轴负荷）×)2 1(1l l +=G 3×L 3（载质量水平质心位置） g 3（载质量前轴负荷）= 1332 1)()(l l L G +?装载货物水平质心位置整车装载质量例图1

云计算中的HPC高性能计算

1．背景：云计算的优势共享的计算设备多租户的使用模型可高度适配的资源分配按需定制的HPC环境开始流行 2.挑战虚拟化的开销 CPU, 内存, 驱动等通信网络的区别万兆以太网vs. Infiniband 并行IO的配置选项设备, 文件系统和IO库的选择 3．CCI: Amazon的HPC解决方案 4. 虚拟化对HPC的影响虚拟设备和物理设备有巨大的性能差别虚拟机并没有引入很大的开销对于直接分配给客户机的千兆网卡结论如此, 我们正在研究万兆网卡和IB 网卡的性能结果 5. 性能评价——结论本地集群在通信上有巨大优势对于CPU和内存密集型程序，CCI的性能和本地集群相似究竟使用云还是本地集群，需要研究二者的性价比 6. I/O系统的可配置性：背景 I/O是很多高性能应用程序的性能瓶颈应用程序的读写密集和并发度差别较大传统高性能平台只提供通用的、统一的I/O系统一些高性能程序开始考虑向云计算平台迁移云计算平台可以带来I/O系统的高可配性完全受控的虚拟机环境，自定义配置成为可能

弹性的资源申请和方便的部署方式可选多种存储资源进行搭配 I/O系统的可配置性在于可以在虚拟集群上选择不同的文件系统可以利用多种底层存储设备进行组合可以充分调节文件系统参数，专门为特定的某一个高性能应用程序进行配置 I/O系统可配置性的挑战最优配置需要根据不同应用程序进行选择需要平衡性能和总成本 7. I/O系统的可配置性：文件系统网络文件系统（NFS）使用简单，只有POSIX系统调用接口对I/O需求较低的应用程序已经足够存在单点瓶颈，扩展性差并行文件系统（如PVFS） MPI-IO接口，对并行读写支持良好可以使用更多的IO节点，扩展性好 8. I/O系统的可配置性：存储设备、单实例临时存储设备（Ephemeral）块设备，每节点2*800 GB, 非持久化存储弹性块设备(EBS) 每个实例可挂载任意多块，可跨实例挂载持久化，生命期与虚拟机实例无关云端数据库存储服务(S3) 键值存储，面向数据库和互联网应用 9. I/O系统的可配置性：文件系统参数 10. I/O系统的可配置性：结论针对不同的HPC应用配置I/O系统很有必要不同HPC应用对I/O的需求不一样性能和价格需要折中 I/O配置的挑战

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