17402

17402

كنترل ديناميك حركت تريلي در حضور باد جانبي با در نظر گرفتن نيروهاي وارد بر تريلر و كشنده

كارشناسي ارشد

سيستم هاي ديناميكي

فروردين 1396

دكتر بهروز مشهدي

خودرو

در اين پايان‌نامه با هدف بررسي تأثير باد جانبي بر روي كشنده-نيم‌يدك با در نظر گرفتن مراكز آئروديناميك كشنده و نيم‌يدك، به‌صورت جداگانه، ابتدا ضرايب آئروديناميكي مربوط به كشنده و نيم‌يدك محاسبه شده‌اند. براي اين كار هندسه‌ي خودرو به‌صورت تركيبي از شبكه‌ي غيرساختاري و شبكه‌ي لايه منشوري شبكه‌بندي شده و سپس شبيه‌سازي عددي در نرم‌افزار فلوئنت براي سرعت‌هاي مختلف باد جانبي با استفاده از مدل توربولانسي K-ε Realizable انجام‌شده‌است. سپس با استفاده از ضرايب آئروديناميكي به‌دست‌آمده، حركت كشنده-نيم‌يدك تحت تأثير باد جانبي با استفاده از نرم‌افزار تراك‌سيم، بررسي شده‌است و پاسخ‌هاي خودرو براي حالتي كه ضرايب و مراكز آئروديناميكي مجزا در نظر گرفته مي‌شوند با حالتي كه مركز آئروديناميكي به‌صورت مشترك مي‌باشد، مقايسه و تفاوت‌ها بررسي شده‌است. درنهايت كنترل حركت با استفاده از روش كنترلي LQR و عملگر ترمزگيري اختلافي صورت گرفته‌است و گشتاورهاي كنترلي موردنياز براي كنترل نرخ ياو خودرو، ارائه‌شده‌اند. نتايج به‌دست‌آمده نشان مي‌دهد كه با افزايش سرعت باد جانبي و ثابت بودن سرعت روبه‌جلوي خودرو، ضريب پسا اندكي كاهش و ضريب نيروي جانبي افزايش مي‌يابد. افزايش سرعت باد جانبي منجر به كاهش سهم ضريب پسا و ضريب نيروي جانبي كشنده ، و افزايش سهم نيم‌يدك مي‌شود. افزايش سرعت باد جانبي باعث متمايل شدن دنباله‌ي جريان به جهت برآيند نيروهاي وارد بر خودرو نيز مي‌شود. رفتار خودرو در حالتي كه مراكز و ضرايب آئروديناميكي به‌صورت مجزا در نظر گرفته شده‌اند، نسبت به حالتي مراكز و ضرايب آئروديناميكي مشترك در نظر گرفته شده‌است، متفاوت است. گشتاورهاي كنترلي موردنياز به‌دست‌آمده براي كشنده و نيم‌يدك نيز نشان مي‌دهد، گشتاورهاي كنترلي براي دو حالت با يكديگر متفاوت است و در حالتي كه ضرايب به‌صورت مشترك در نظر گرفته مي‌شوند، گشتاورهاي كنترلي كمتري نياز مي‌باشد لذا مشترك در نظرگرفتن ضرايب و مراكز باعث مي‌شود، نتايجي خوش‌بينانه‌تر از حالتي كه مراكز آئروديناميك مجزا هستند، به‌دست بيايد. واژه‌هاي كليدي: كشنده-نيم‌يدك، باد جانبي، شبيه‌سازي عددي، تراك‌سيم

1396/03/17

1/1/1900 12:00:00 AM

In this study, in order to address the effect of crosswind on Tractor-Semitrailer by considering the aerodynamic centers and coefficients of trailer and tractor separately, first aerodynamic coefficients of trailer and tractor have been calculated. For this purpose, Vehicle geometry has been meshed as a combination of unstructured and prismatic grids. Then numerical simulation was conducted in FLUENT software for different crosswind velocities through using K-ε Realizable Turbulent model. As the next step, by using the calculated aerodynamic coefficients, Tractor-Semitrailer movement under crosswind effect was studied by TruckSim software and the results of the case in which aerodynamic centers and coefficients were chosen separately was compared with the case in which these factors were chosen dependently. Finally, the movement was controlled through LQR method and braking differential actuator and required control momentums for controlling yaw rate of vehicle, was proposed. The results show that by increasing crosswind velocity and keeping vehicle velocity constant, drag coefficient is slightly decreased and side force coefficient is increased. Increasing crosswind leads to reducing drag coefficient and side force coefficient of tractor and increasing in Semitrailer coefficients. Increasing crosswind velocity aligns flow wakes with resultant forces acting on Vehicle. Vehicle behavior is different in case where dynamic coefficients and centers was separately chosen from the case in which they were chosen dependently. Required control momentum for Tractor and Semitrailer also shows that control momentum is different in two cases. When coefficients were chosen dependently, less control momentum is needed. Hence, choosing centers and coefficients dependently, provides more acceptable results compared to the cases in which those factors were chosen separatly. Keywords: Tractor-Semitrailer, Crosswind, Numerical Simulation, TruckSim