第一篇：汽車動力學(xué)學(xué)習(xí)總結(jié)

汽車動力學(xué)學(xué)習(xí)總結(jié)

嚴(yán)格的說，汽車動力學(xué)是研究所有與汽車系統(tǒng)運(yùn)動有關(guān)的學(xué)科。它涉及的范圍廣，除了影響車輛縱向運(yùn)動及其子系統(tǒng)的動力學(xué)響應(yīng)(如發(fā)動機(jī)、傳動、加速、制動、防抱死和牽引力控制系統(tǒng)等方面的因素）外，還有車輛在垂向和橫向兩個方面的動力學(xué)內(nèi)容，即行駛動力學(xué)和操縱動力學(xué)。行駛動力學(xué)主要研究由路面的不平激勵，通過懸架和輪胎垂向力引起的車身跳動和俯仰以及車輪的運(yùn)動；而操縱動力學(xué)研究車輛的操縱性，主要與輪胎側(cè)向力有關(guān)，并由此引起車輛側(cè)滑、橫擺和側(cè)傾運(yùn)動。1 輪胎動力學(xué)

輪胎是車輛重要的組成部分，直接與地面接觸。其作用是支撐整車的重量，與懸架共同緩沖來自路面的不平度激勵，以保證車輛具有良好的乘坐舒適性和行駛平順性；保證車輪和路面具有良好的附著性，以提高車輛驅(qū)動性、制動性和通過性，并為車輛提供充分的轉(zhuǎn)向力。所以輪胎動力學(xué)的研究對于整車動力學(xué)研究具有重要意義。

輪胎的結(jié)構(gòu)特性很大程度上影響了輪胎的物理特性。所以輪胎模型的建立對于車輛輪胎動力學(xué)特性的研究具有重大影響。輪胎模型描述了輪胎六分力與車輪運(yùn)動參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，輪胎模型在特定工作條件下的輸入量有縱向滑動率s側(cè)偏角α徑向變形ρ車輪外傾角γ車輪轉(zhuǎn)速w轉(zhuǎn)偏率φ而輸出量為縱向力Fx側(cè)向力Fy法向力Fz側(cè)向力矩Mx滾動阻力矩My回正力矩Mz根據(jù)車輛動力學(xué)研究內(nèi)容的不同，輪胎模型可分為：

1）輪胎縱滑模型主要用于預(yù)測車輛在驅(qū)動和制動工況時的縱向力

滾動的車輪產(chǎn)生的所有阻力為車輪滾動阻力，主要包括輪胎滾動阻力分量、道路阻力分量和輪胎側(cè)滑阻力分量。其中車輪滾動阻力包括彈性遲滯阻力、摩擦阻力和風(fēng)扇效應(yīng)阻力；由不平路面、塑性路面和濕路面的道路情況引起的阻力成為道路阻力；側(cè)向載荷和車輪定位引起的側(cè)偏阻力。

2）輪胎側(cè)偏模型和側(cè)傾模型 主要用于預(yù)測輪胎的側(cè)向力和回正力矩，評價轉(zhuǎn)向工況下低頻 轉(zhuǎn)角輸入響應(yīng)。

影響輪胎側(cè)向力的三個重要的因素是側(cè)偏角、垂向載荷和車輪外傾角。側(cè)偏角由輪胎的運(yùn)行條件決定，它取決于車輛前進(jìn)速度、側(cè)向速度、橫擺角速度和轉(zhuǎn)向角。輪胎的垂向載荷靜態(tài)值由車輛質(zhì)量分布決定，但隨著載荷在縱向和側(cè)向的重新分配，輪胎的垂向載荷會發(fā)生變化。車輪外傾角由轉(zhuǎn)向角和通過懸架桿系作用的車身側(cè)向所決定。3）輪胎垂向振動模型 主要用于高頻垂向振動的評價，并考慮輪胎的包容特性（包含剛性濾波和彈性濾波特性

輪胎的緩沖作用與輪胎的彈性有關(guān)，在法向載荷下，輪胎會發(fā)生變形通常以輪胎所受載荷和變形的曲線來表示輪胎的剛度特性，根據(jù)輪胎的測試條件的不同，輪胎的垂向剛度有三種不同的定義，分別為：靜剛度、非滾動剛度及滾動剛度。

此外輪胎模型還可以分為經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃臀锢砟Ｐ?，在物理模型中又可以分為弦模型、梁模型等，在不同的場合中根?jù)計算效率和計算精度選取不同的模型。2 縱向動力學(xué)特性

汽車的縱向動力學(xué)特性分析包括動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和制動性。車輛的動力性由加速能力、爬坡能力和最高車速衡量。汽車的驅(qū)動力-行駛阻力平衡方程為

Ft?Ff?Fi?Fw?Fj 即

Tii?tqgoTrA2du ?Gf?Gi?CDua??m21.15dt其中Ft為驅(qū)動力 Ff為滾動阻力 Fi為坡阻力 Fw 為風(fēng)阻力 Fj為加速阻力 Ttq為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩 ig為變速器傳動比

io為主減速器傳動比

?T為機(jī)械效率 r為輪胎半徑 G為車重

f為滾阻系數(shù) i為道路坡度

CD為風(fēng)阻系數(shù) A為迎風(fēng)面積

ua為當(dāng)前車速 ?為旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù) m為整車質(zhì)量

可以通過汽車的驅(qū)動力行駛阻力方程看出汽車的動力性。

汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性主要以燃油消耗量來表示。在汽車設(shè)計上可以通過降低汽車行駛阻力，盡可能降低附屬設(shè)備（如空調(diào)、動力轉(zhuǎn)向、動力制動等）的能耗和幾套傳動效率等途徑來提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。

車輛的制動性主要通過制動效能、制動效能的穩(wěn)定性以及制動時的方向穩(wěn)定性來評價，在現(xiàn)代汽車控制中對制動時方向的穩(wěn)定性進(jìn)行了很多研究，例如ESP等的應(yīng)用。3 行駛動力學(xué) 1）路面輸入模型

大量路面測量文獻(xiàn)表明，對于不同等級的路面，主要區(qū)別在于路面粗糙程度的不同，通常用路面不平度系數(shù)GO來表示其粗糙程度。如果將一段平滑的路面的所有頻譜成分的振幅均按一定比例增加，實際上就可形成一段粗糙的路面譜，這樣，就可以方便的用一個通用的譜密度函數(shù)來大致表達(dá)不同粗糙程度的路面，以作為車輛系統(tǒng)的輸入激勵。2）行駛動力學(xué)模型

假定車身是一個剛體，當(dāng)車輛在水平面做勻速直線運(yùn)動時，車身具有上下跳動、俯仰、側(cè)傾三個自由度；兩個前輪分別具有垂向運(yùn)動自由度；剩下的兩個自由度表示獨(dú)立懸架的兩個后輪垂向運(yùn)動，或表示非獨(dú)立懸架中后軸的垂向跳動和側(cè)傾轉(zhuǎn)動。上述整車七自由度模型雖然對真實的車輛而言已經(jīng)非常簡化，并且還忽略了懸置發(fā)動機(jī)和駕駛員及座椅。但對于車輛基本行駛特性分析求解來說，七自由度模型還是有些復(fù)雜。還可以進(jìn)一步簡化而形成四自由度模型和兩自由度模型，簡化過程可分為兩點：

·在低頻路面激勵下，可以認(rèn)為車輛的左右兩個車輪軌跡輸入具有較高的相關(guān)性，即認(rèn)

為左右輸入基本一致。再考慮車輛的幾何尺寸及質(zhì)量分布通常左右對稱，則可認(rèn)為車輛 左右兩側(cè)以完全相同的方式運(yùn)動。

·在高頻路面激勵下，車輛所受的激勵實際上大多只涉及到車輪跳動，對車身運(yùn)動影響

甚微，這樣車身左右兩邊的運(yùn)動就可以忽略。結(jié)合單輪車輛模型的運(yùn)動方程對整車進(jìn)行分析

mzw1?K(zto?z1)?Ks(z1?z2)?Cs(z1?z2)

s12s12mz?K(z?z)?C(z?z)

b2KS為懸架彈簧剛度； Kt為輪胎等效剛度； Cs為懸架阻尼系數(shù)

通過分析可知，懸架系統(tǒng)各項性能要求相互沖突和矛盾，而車輛又被要求在各種不同的行駛工況下工作則可調(diào)減振和變剛度彈簧等技術(shù)逐漸運(yùn)用在汽車懸架中，主動懸架的控制也逐漸在被研究。4 操縱動力學(xué)

作用于車輛的外力和外力矩有兩種，即輪胎力和空氣動力。當(dāng)車輛在靜止的空氣中作直線運(yùn)動時，主要受到空氣阻力、升力和俯仰力矩的作用。由于這些力和力矩的作用，車輛前后軸的載荷將發(fā)生變化，從而影響車輛的操縱穩(wěn)定性。而在這過程中，輪胎主要受到縱向、側(cè)向以及垂向三個方向的力和力矩，輪胎的縱向力使車輛加速或減速，輪胎側(cè)向力的作用是使車輛轉(zhuǎn)彎，單個輪胎左轉(zhuǎn)彎時會產(chǎn)生回正力矩并通過轉(zhuǎn)向盤反饋給駕駛員。

通過兩自由度操縱模型的運(yùn)動方程對車輛進(jìn)行穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分析、穩(wěn)定性分析和頻率響應(yīng)分析。穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分析是讓車輛的前進(jìn)速度和轉(zhuǎn)向角均為定值，從而使車輛以固定的轉(zhuǎn)彎半徑行駛。穩(wěn)定性分析是指在直線行駛條件下，分析車輛持續(xù)受到的小干擾，如風(fēng)的擾動或不平路面的激勵，其偏離本身平衡狀態(tài)的程度。頻率響應(yīng)分析是指車輛在轉(zhuǎn)向角為正弦輸入下的響應(yīng)，它代表了車輛對轉(zhuǎn)向盤輸入的一般動態(tài)響應(yīng)。

車輛的操縱穩(wěn)定性能很大程度上取決于前、后輪胎側(cè)向力的平衡。因而，對任何一個有效的操縱動力學(xué)模型來說，都應(yīng)該盡可能地考慮影響輪胎側(cè)向力及其平衡的相關(guān)因素。顯然，其中最重要的因素是輪胎的側(cè)偏剛度和車輛質(zhì)心的縱向位置。隨著車身側(cè)傾轉(zhuǎn)向效應(yīng)的變化，車輛轉(zhuǎn)向特性也在不同程度上受其影響。對獨(dú)立懸架而言無論是前橋還是后橋，懸架運(yùn)動對于車輪轉(zhuǎn)向角、車輪外傾角和輪胎接地印跡側(cè)向位移的影響均很重要。

駕駛員在通過轉(zhuǎn)向盤操縱車輛行駛的過程中也會產(chǎn)生振動。一個是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)部的振動，分為車輛前軸的側(cè)傾振動和前輪繞主銷的擺振。另外一個是系統(tǒng)外界的激振，其又分為周期性變化激勵和偶然離散激勵，轉(zhuǎn)向系受到的周期性變化激勵可以是由車輪不平衡質(zhì)量引起的離心慣性力，也可以是由懸架與桿系運(yùn)動關(guān)系不協(xié)調(diào)產(chǎn)生的激勵。偶然離散激勵是當(dāng)車輛直線行駛時，可能受到的側(cè)向陣風(fēng)或車輪受到路面離散的側(cè)向輸入作用，這些偶然的離散激勵都會引發(fā)車輪的偏轉(zhuǎn)擺振。一種情況是，當(dāng)外界激勵消除后，若系統(tǒng)的阻尼足夠大，振動會逐漸衰減，系統(tǒng)表現(xiàn)為通常的有阻尼自由振動。另外一種情況是，當(dāng)外界激勵消除后，振動并不衰減，相反卻因此激發(fā)系統(tǒng)內(nèi)部的某種周期性交變力，從而引起持續(xù)的振動。車輛在實際的行動中，前軸側(cè)傾振動和前輪擺振可能相互耦合，并對車輛的操縱穩(wěn)定性產(chǎn)生很大的影響?？偨Y(jié)

無論是輪胎動力學(xué)、縱向動力學(xué)、行駛動力學(xué)還是操縱動力學(xué)，他們的研究都是車輛系統(tǒng)幾何模型的基礎(chǔ)上根據(jù)其受力合理建立動力學(xué)模型進(jìn)行分析。根據(jù)分析對有外界或內(nèi)部激振引起的響應(yīng)進(jìn)行響應(yīng)的處理，從而使車輛的動力性、經(jīng)濟(jì)性、平順性和操縱穩(wěn)定性等車輛性能指標(biāo)得到提升。

第二篇：汽車動力學(xué)學(xué)習(xí)總結(jié)

汽車動力學(xué)學(xué)習(xí)總結(jié)

嚴(yán)格地說，車輛動力學(xué)是研究所有與車輛系統(tǒng)運(yùn)動有關(guān)的學(xué)科。它涉及的范圍很廣，除了影響車輛縱向運(yùn)動及其子系統(tǒng)的動力學(xué)響應(yīng)（如發(fā)動機(jī)、傳動、加速、制動、防抱死和牽引力控制系統(tǒng)等方面的因素）外，還有車輛在垂向和橫向兩個方面的動力學(xué)內(nèi)容，即行駛動力學(xué)和操縱動力學(xué)。行駛動力學(xué)主要研究由路面的不平激勵，通過懸架和輪胎垂向力引起的車身跳動和俯仰以及車輪的運(yùn)動；而操縱動力學(xué)研究車輛的操縱性，主要與輪胎側(cè)向力有關(guān)，并由此引起車輛側(cè)滑、橫擺和側(cè)傾運(yùn)動。

1輪胎動力學(xué)

輪胎是車輛重要的組成部分，直接與地面接觸。其作用是支承整車的重量，與懸架共同緩沖來自路面的不平度激勵，以保證車輛具有良好的乘坐舒適性和行駛平順性；保證車輪和路面具有良好的附著性，以提高車輛驅(qū)動性、制動性和通過性，并為車輛提供充分的轉(zhuǎn)向力。所以輪胎動力學(xué)的研究對于整車動力學(xué)研究具有重要意義。

輪胎的結(jié)構(gòu)特性很大程度上影響了輪胎的物理特性。所以輪胎模型的建立對于車輛輪胎動力學(xué)特性的研究具有重大影響。輪胎模型描述了輪胎六分力與車輪運(yùn)動參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，輪胎模型在特定工作條件下的輸入量有縱向滑動率s側(cè)偏角α徑向變形ρ車輪外傾角γ車輪轉(zhuǎn)速ω轉(zhuǎn)偏率φ而輸出量為縱向力

第三篇：汽車系統(tǒng)動力學(xué)試卷

考試內(nèi)容：

1汽車系統(tǒng)動力學(xué)的研究范圍、研究方法、特點及發(fā)展趨勢。

2．輪胎側(cè)偏動力學(xué)。掌握輪胎側(cè)偏特性的定義、影響因素、模型類型，能夠建立輪胎側(cè)偏特性簡化理論模型。

3．汽車前輪轉(zhuǎn)向和四輪轉(zhuǎn)向動力學(xué)。對于前輪轉(zhuǎn)向汽車，能夠推導(dǎo)其數(shù)學(xué)模型，掌握表征汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)及影響因素，瞬態(tài)響應(yīng)和頻率響應(yīng)特性的分析；對于四輪轉(zhuǎn)向汽車，能夠推導(dǎo)其數(shù)學(xué)模型，掌握汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法。

4．駕駛員汽車閉環(huán)系統(tǒng)動力學(xué)。

掌握駕駛員模型類型，閉環(huán)系統(tǒng)研究特點。

5．懸架系統(tǒng)動力學(xué)。掌握懸架的分類、特點、評價指標(biāo)，被動懸架、主動懸架系統(tǒng)模型的建立，懸架系統(tǒng)特性分析。

6．控制技術(shù)在汽車系統(tǒng)動力學(xué)研究中的應(yīng)用。了解PID控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等技術(shù)在汽車系統(tǒng)動力學(xué)研究中的應(yīng)用。

第四篇：系統(tǒng)動力學(xué)（自己總結(jié)）

系統(tǒng)動力學(xué)

1.系統(tǒng)動力學(xué)的發(fā)展

系統(tǒng)動力學(xué)（簡稱SD—system

dynamics）的出現(xiàn)于1956年，創(chuàng)始人為美國麻省理工學(xué)院的福瑞斯特教授。系統(tǒng)動力學(xué)是福瑞斯特教授于1958年為分析生產(chǎn)管理及庫存管理等企業(yè)問題而提出的系統(tǒng)仿真方法，最初叫工業(yè)動態(tài)學(xué)。是一門分析研究信息反饋系統(tǒng)的學(xué)科，也是一門認(rèn)識系統(tǒng)問題和解決系統(tǒng)問題的交叉綜合學(xué)科。從系統(tǒng)方法論來說：系統(tǒng)動力學(xué)是結(jié)構(gòu)的方法、功能的方法和歷史的方法的統(tǒng)一。它基于系統(tǒng)論，吸收了控制論、信息論的精髓，是一門綜合自然科學(xué)和社會科學(xué)的橫向?qū)W科。

系統(tǒng)動力學(xué)的發(fā)展過程大致可分為三個階段：

1）系統(tǒng)動力學(xué)的誕生—20世紀(jì)50-60年代

由于SD這種方法早期研究對象是以企業(yè)為中心的工業(yè)系統(tǒng)，初名也就叫工業(yè)動力學(xué)。這階段主要是以福雷斯特教授在哈佛商業(yè)評論發(fā)表的《工業(yè)動力學(xué)》作為奠基之作，之后他又講述了系統(tǒng)動力學(xué)的方法論和原理，系統(tǒng)產(chǎn)生動態(tài)行為的基本原理。后來，以福雷斯特教授對城市的興衰問題進(jìn)行深入的研究，提出了城市模型。

2）系統(tǒng)動力學(xué)發(fā)展成熟—20世紀(jì)70-80

這階段主要的標(biāo)準(zhǔn)性成果是系統(tǒng)動力學(xué)世界模型與美國國家模型的研究成功。這兩個模型的研究成功地解決了困擾經(jīng)濟(jì)學(xué)界長波問題，因此吸引了世界范圍內(nèi)學(xué)者的關(guān)注，促進(jìn)它在世界范圍內(nèi)的傳播與發(fā)展,確立了在社會經(jīng)濟(jì)問題研究中的學(xué)科地位。

3）系統(tǒng)動力學(xué)廣泛運(yùn)用與傳播—20世紀(jì)90年代-至今

在這一階段，SD在世界范圍內(nèi)得到廣泛的傳播,其應(yīng)用范圍更廣泛,并且獲得新的發(fā)展.系統(tǒng)動力學(xué)正加強(qiáng)與控制理論、系統(tǒng)科學(xué)、突變理論、耗散結(jié)構(gòu)與分叉、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析、靈敏度分析、統(tǒng)計分析、參數(shù)估計、最優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用、類屬結(jié)構(gòu)研究、專家系統(tǒng)等方面的聯(lián)系。許多學(xué)者紛紛采用系統(tǒng)動力學(xué)方法來研究各自的社會經(jīng)濟(jì)問題，涉及到經(jīng)濟(jì)、能源、交通、環(huán)境、生態(tài)、生物、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、城市等廣泛的領(lǐng)域。

2．系統(tǒng)動力學(xué)的原理

系統(tǒng)動力學(xué)是一門分析研究信息反饋系統(tǒng)的學(xué)科。它是系統(tǒng)科學(xué)中的一個分支，是跨越自然科學(xué)和社會科學(xué)的橫向?qū)W科。系統(tǒng)動力學(xué)基于系統(tǒng)論，吸收控制論、信息論的精髓，是一門認(rèn)識系統(tǒng)問題和解決系統(tǒng)問題交叉、綜合性的新學(xué)科。

從系統(tǒng)方法論來說，系統(tǒng)動力學(xué)的方法是結(jié)構(gòu)方法、功能方法和歷史方法的統(tǒng)一。

系統(tǒng)動力學(xué)是在系統(tǒng)論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此它包含著系統(tǒng)論的思想。系統(tǒng)動力學(xué)是以系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定著系統(tǒng)行為前提條件而展開研究的。它認(rèn)為存在系統(tǒng)內(nèi)的眾多變量在它們相互作用的反饋環(huán)里有因果聯(lián)系。反饋之間有系統(tǒng)的相互聯(lián)系，構(gòu)成了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，而正是這個結(jié)構(gòu)成為系統(tǒng)行為的根本性決定因素。

人們在求解問題時都是想獲得較優(yōu)的解決方案，能夠得到較優(yōu)的結(jié)果。所以系統(tǒng)動力學(xué)解決問題的過程實質(zhì)上也是尋優(yōu)過程，來獲得較優(yōu)的系統(tǒng)功能。系統(tǒng)動力學(xué)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)角度來分析系統(tǒng)的功能和行為，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定了系統(tǒng)的行為。因此系統(tǒng)動力學(xué)是通過尋找系統(tǒng)的較優(yōu)結(jié)構(gòu)，來獲得較優(yōu)的系統(tǒng)行為。

系統(tǒng)動力學(xué)把系統(tǒng)看成一個具有多重信息因果反饋機(jī)制。因此系統(tǒng)動力學(xué)在經(jīng)過剖析系統(tǒng)，獲得深刻、豐富的信息之后建立起系統(tǒng)的因果關(guān)系反饋圖，之后再轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)流圖，建立系統(tǒng)動力學(xué)模型。最后通過仿真語言和仿真軟件對系統(tǒng)動力學(xué)模型進(jìn)行計算機(jī)模擬，來完成對真實系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真。通過上述過程完成了對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的仿真，接下來就要尋找較優(yōu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

尋找較優(yōu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)被稱作為政策分析或優(yōu)化，包括參數(shù)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、邊界優(yōu)化。參數(shù)優(yōu)化就是通過改變其中幾個比較敏感參數(shù)來改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來尋找較優(yōu)的系統(tǒng)行為。結(jié)構(gòu)優(yōu)化是指主要增加或減少模型中的水平變量、速率變量來改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來獲得較優(yōu)的系統(tǒng)行為。邊界優(yōu)化是指系統(tǒng)邊界及邊界條件發(fā)生變化時引起系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化來獲得較優(yōu)的系統(tǒng)行為。系統(tǒng)動力學(xué)就是通過計算機(jī)仿真技術(shù)來對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，尋找系統(tǒng)的較優(yōu)結(jié)構(gòu)，以求得較優(yōu)的系統(tǒng)行為。

總結(jié)：系統(tǒng)動力學(xué)把系統(tǒng)的行為模式看成是由系統(tǒng)內(nèi)部的信息反饋機(jī)制決定的。通過建立系統(tǒng)動力學(xué)模型，利用DYNAMO仿真語言和Vensim軟件在計算機(jī)上實現(xiàn)對真實系統(tǒng)的仿真，可以研究系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和行為之間的動態(tài)關(guān)系，以便尋求較優(yōu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。

2.系統(tǒng)動力學(xué)的基本概念

①系統(tǒng)：一個由相互區(qū)別、相互作用的各部分(即單元或要素)有機(jī)地聯(lián)結(jié)在一起，為同一目的完成某種功能的集合體。

②反饋：系統(tǒng)內(nèi)同一單元或同一子塊其輸出與輸入間的關(guān)系。對整個系統(tǒng)而言，“反饋”則指系統(tǒng)輸出與來自外部環(huán)境的輸入的關(guān)系。

③反饋系統(tǒng)：反饋系統(tǒng)就是包含有反饋環(huán)節(jié)與其作用的系統(tǒng)。它要受系統(tǒng)本身的歷史行為的影響，把歷史行為的后果回授給系統(tǒng)本身，以影響未來的行為。如庫存訂貨控制系統(tǒng)。

④反饋回路：反饋回路就是由一系列的因果與相互作用鏈組成的閉合回路或者說是由信息與動作構(gòu)成的閉合路徑。

⑤因果回路圖(CLD):表示系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu)的重要工具，因果圖包含多個變量，變量之間由標(biāo)出因果關(guān)系的箭頭所連接。變量是由因果鏈所聯(lián)系，因果鏈由箭頭所表示。

⑥因果鏈極性：每條因果鏈都具有極性，或者為正(+)或者為負(fù)（—）。極性是指當(dāng)箭尾端變量變化時，箭頭端變量會如何變化。極性為正是指兩個變量的變化趨勢相同，極性為負(fù)指兩個變量的變化趨勢相反。

⑦反饋回路的極性：反饋回路的極性取決于回路中各因果鏈符號?；芈窐O性也分為正反饋和負(fù)反饋，正反饋回路的作用是使回路中變量的偏離增強(qiáng)，而負(fù)反饋回路則力圖控制回路的變量趨于穩(wěn)定。

⑧確定回路極性的方法

§

若反饋回路包含偶數(shù)個負(fù)的因果鏈，則其極性為正；

§

若反饋回路包含奇數(shù)個負(fù)的因果鏈，則其極性為負(fù)。

⑨系統(tǒng)流圖：表示反饋回路中的各水平變量和各速率變量相互聯(lián)系形式及反饋系統(tǒng)中各回路之間互連關(guān)系的圖示模型。

水平變量：也被稱作狀態(tài)變量或流量，代表事物(包括物質(zhì)和非物質(zhì)的)的積累。其數(shù)值大小是表示某一系統(tǒng)變量在某一特定時刻的狀況。可以說是系統(tǒng)過去累積的結(jié)果，它是流入率與流出率的凈差額。它必須由速率變量的作用才能由某一個數(shù)值狀態(tài)改變另一數(shù)值狀態(tài)。

速率變量：又稱變化率，隨著時間的推移，使水平變量的值增加或減少。速率變量表示某個水平變量變化的快慢。

⑩水平變量和速率變量的符號標(biāo)識：

§

水平變量用矩形表示，具體符號中應(yīng)包括有描述輸入與輸出流速率的流線、變量名稱等。

§

速率變量用閥門符號表示，應(yīng)包括變量名稱、速率變量控制的流的流線和其所依賴的信息輸入量。

系統(tǒng)動力學(xué)一個突出的優(yōu)點在于它能處理高階次、非線性、多重反饋復(fù)雜時變系統(tǒng)的問題。

高階次：系統(tǒng)階數(shù)在四階或五階以上者稱為高階次系統(tǒng)。典

型的社會一經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的系統(tǒng)動力學(xué)模型階數(shù)則約在十至數(shù)百之間。如美國國家模型的階數(shù)在兩百以上。

多重回路：復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部相互作用的回路數(shù)目一般在三個或四個以上。諸回路中通常存在一個或一個以上起主導(dǎo)作用的回路，稱為主回路。主回路的性質(zhì)主要地決定了系統(tǒng)內(nèi)部反饋結(jié)構(gòu)的性質(zhì)及其相應(yīng)的系統(tǒng)動態(tài)行為的特性，而且，主回路并非固定不變，它們往在在諸回路之間隨時間而轉(zhuǎn)移，結(jié)果導(dǎo)致變化多端的系統(tǒng)動態(tài)行為。

非線性：線性指量與量之間按比例、成直線的關(guān)系，在空間和時間上代表規(guī)則和光滑的運(yùn)動；而非線性則指不按比例、不成直線的關(guān)系，代表不規(guī)則的運(yùn)動和突變。線性關(guān)系是互不相干的獨(dú)立關(guān)系，而非線性則是相互作用，而正是這種相互作用，使得整體不再是簡單地等于部分之和，而可能出現(xiàn)不同于“線性疊加”的增益或虧損。實際生活中的過程與系統(tǒng)幾乎毫無例外地帶有非線性的特征。正是這些非線性關(guān)系的耦合導(dǎo)致主回路轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)表現(xiàn)出多變的動態(tài)行為。

3.系統(tǒng)動力學(xué)的分析步驟

①

問題的識別。

②

確定系統(tǒng)邊界，即系統(tǒng)分析涉及的對象和范圍。

③

建立因果關(guān)系圖和流圖。

④

寫出系統(tǒng)動力學(xué)方程。

⑤

進(jìn)行仿真試驗和計算等（Vensim軟件）。

⑥

比較與評價、政策分析——尋找最優(yōu)的系統(tǒng)行為

系統(tǒng)動力學(xué)過程圖

4.相關(guān)理解

系統(tǒng)動力學(xué)對問題的理解，是基于系統(tǒng)行為與內(nèi)在機(jī)制間的相互緊密的依賴關(guān)系，并且透過數(shù)學(xué)模型的建立與操弄的過程而獲得的，逐步發(fā)掘出產(chǎn)生變化形態(tài)的因、果關(guān)系，系統(tǒng)動力學(xué)稱之為結(jié)構(gòu)。所謂結(jié)構(gòu)是指一組環(huán)環(huán)相扣的行動或決策規(guī)則所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，例如指導(dǎo)組織成員每日行動與決策的一組相互關(guān)聯(lián)的準(zhǔn)則、慣例或政策，這一組結(jié)構(gòu)決定了組織行為的特性。構(gòu)成系統(tǒng)動力學(xué)模式結(jié)構(gòu)的主要元件包含下列幾項，“流”(flow)、“積量”(level)、“率量”

(rate)、“輔助變量”(auxiliary)

(Forrester,1961)。

系統(tǒng)動力學(xué)將組織中的運(yùn)作，以六種流來加以表示，包括訂單(order)流、人員(people)流、錢(money)流、設(shè)備(equipment)流、物料流

(material)與資訊(information)流，這六種流歸納了組織運(yùn)作所包含的基本結(jié)構(gòu)。積量表示真實世界中，可隨時間遞移而累積或減少的事物，其中包含可見的，如存貨水平、人員數(shù)；與不可見的，如認(rèn)知負(fù)荷的水平或壓力等，它代表了某一時點，環(huán)境變量的狀態(tài)，是模式中資訊的來源；率量表示某一個積量，在單位時間內(nèi)量的變化速率，它可以是單純地表示增加、減少或是凈增加率，是資訊處理與轉(zhuǎn)換成行動的地方；輔助變量在模式中有三種涵意，資訊處理的中間過程、參數(shù)值、模式的輸入測試函數(shù)。其中，前兩種涵意都可視為率量變量的一部分。

系統(tǒng)動力學(xué)的建?；締挝唬Y訊回饋環(huán)路結(jié)構(gòu)的基本組成是資訊回饋環(huán)路(information

feedback

loops)。環(huán)路是由現(xiàn)況、目標(biāo)以及現(xiàn)況(積量)與目標(biāo)間差距所產(chǎn)生的調(diào)節(jié)行動(率量)所構(gòu)成的，環(huán)路行為的特性在消弭目標(biāo)與現(xiàn)況間的差距，例如存貨的調(diào)節(jié)環(huán)路。除了目標(biāo)追尋的負(fù)環(huán)外，還有一種具有自我增強(qiáng)(self-reinforced)的正回饋環(huán)路，即因果彼此相互增強(qiáng)的影響關(guān)系，系統(tǒng)的行為則是環(huán)路間彼此力量消長的過程。但除此之外結(jié)構(gòu)還須包括時間滯延(time

delay)的過程，如組織中不論是實體的過程例如生產(chǎn)、運(yùn)輸、傳遞等，或是無形的過程例如決策過程，以及認(rèn)知的過程等都存在著或長或短的時間延遲。系統(tǒng)動力學(xué)的建模過程，主要就是透過觀察系統(tǒng)內(nèi)六種流的交互運(yùn)作過程，討論不同流里，其積量的變化與影響積量的各種率量行為

第五篇：空氣動力學(xué)總結(jié)

班級：JS001105 學(xué)號：2011300092 姓名：程云鶴 [注]西北工業(yè)大學(xué)/空氣動力學(xué)/前六章的簡單總結(jié)

第一章

空氣動力學(xué)中的基本變量有：①壓強(qiáng)，是作用在單位面積上的正壓力，該力是由于氣體分子在單位時間內(nèi)對面發(fā)生沖擊（或穿過該面）而發(fā)生的動量變化，p?lim?②密度，定義為單位體積內(nèi)的質(zhì)量，密度具有點屬性，??lim?dF??,dA?0?dA?dm,dv?0 ③溫度，反應(yīng)dv平均分子動能，在高速空氣動力學(xué)中有重要作用。④速度，流動速度是指當(dāng)一個非常小的流體微元通過空間某任意一點的速度。⑤粘性系數(shù)，???dv dy空氣動力及力矩的來源有兩個：①物體表面的壓力分布 ②物體表面的剪應(yīng)力分布。氣動力的描述有兩種坐標(biāo)系：風(fēng)軸系和體軸系。力矩與所選的點有關(guān)系，抬頭為正，低頭為負(fù)。

氣動力系數(shù)是比空氣動力及力矩更基本且反映本質(zhì)的無量綱系數(shù)，在三維中的力系數(shù)與

LL'二維中有差別，如：升力系數(shù)CL?（3D），cl?（2D）

q?Sq?c壓力中心，作用翼剖面上的空氣動力，可簡化為作用于弦上某參考點的升力L,阻力D或法向力N，軸向力A及繞該點的力矩M。如果繞參考點的力矩為零，則該點稱為壓力中心，顯然壓力中心就是總空氣動力的作用點。

在等式中，等號左邊和等號右邊各項的的量綱應(yīng)相同，某些物理變量可以用一些基本量（組合）來表達(dá)，據(jù)此有了量綱分析法。在教材上，通過量綱分析法引出了雷諾數(shù)Re和馬赫數(shù)M，這兩個參數(shù)被稱作相似參數(shù)。自由來流的馬赫數(shù)Re=??V?c/??=慣性力/黏性力，馬赫數(shù)M=V?/a?，馬赫數(shù)可以度量壓縮性，飛行器飛行的速度越大，M就越大，飛行器前面的空氣就壓縮的越厲害，因此M可以作為判斷空氣受到壓縮程度的指標(biāo)。

判斷流動動力學(xué)相似的標(biāo)準(zhǔn)是：①物體的幾何外形相似 ②相似參數(shù)相同，即馬赫數(shù)和雷諾數(shù)。

流動類型：當(dāng)分子對物體表面的碰撞很頻繁以致于物體不能分辨出單個分子碰撞，這時，對物體表面而言流體是連續(xù)介質(zhì)，這樣的流動成為連續(xù)流動。如果流動中沒有摩擦、熱傳導(dǎo)或者擴(kuò)散，那么這樣的流動被稱為無黏流動。密度是常數(shù)的流動稱作不可壓縮流動，密度變化的流動是可壓縮流動。

馬赫數(shù)區(qū)域：如果流動中任意一點的馬赫數(shù)都小于1，那么流動是亞音速的。既有M<1的區(qū)域又有M>1的區(qū)域成為跨音速區(qū)域。如果流場中任意一點的馬赫數(shù)都大于1，該流動是超音速的。當(dāng)M?足夠大，以至于黏性相互作用和/或者化學(xué)反應(yīng)在流動中占首要地位，這樣的流動稱為高超聲速流動。

大部分空氣動力流動的理論分析都把遠(yuǎn)離物體的區(qū)域作為無黏流動來考慮，只將緊挨著物體表面的包含耗散效應(yīng)的薄層區(qū)域作為黏性流動來考慮。緊挨物體的薄層黏性區(qū)域叫做邊界層。

第二章

空氣力系數(shù)在確定飛機(jī)性能和設(shè)計時是非常重要的工程指標(biāo)。設(shè)計的目的是在獲得必需的升力的同時產(chǎn)生盡可能小的阻力。

數(shù)量場的梯度，p的梯度?p定義為這樣的一個矢量： ①它的量值就是p在這個給定點單位空間長度上的變化率的最大值

②它的方向就是p在這個給定點最大變化率的最方向。在笛卡爾坐標(biāo)系中p=p(x,y,z),則?p??p?p?pi?j?k ?x?y?z矢量場的散度，固定質(zhì)量的流體微元的單位體積的體積時間變化率等于速度矢量的散度，用??V表示。在笛卡爾坐標(biāo)系中V=V(x,y,z)=Vxi?Vyj?Vzk,則有散度??V??Vx?Vy?Vz ???x?y?z矢量場的旋度，?是速度矢量V的旋度的一半，V的旋度表示為??V，在笛卡爾坐標(biāo)系中V=V(x,y,z)=Vxi?Vyj?Vzk，則有

i???V??xVxj??yVyk??Vz?Vy???Vx?Vz???Vy?Vx???i???y??z???j??z??x??k???x??y?? ?z??????Vz線積分，面積分和體積分之間的關(guān)系可應(yīng)用于計算中（斯托克斯定理，散度定理和梯度定理），斯托克斯定理如下

?ds ?A?ds???(??A）cs描述流體的模型有：①有限控制體模型②無限小流體模型③分子模型 速度散度的數(shù)學(xué)描述及物理含義：??V?1D(?V)，該式表明速度矢量的散度在物

?VDt理上代表了一個運(yùn)動的流體微元單位體積的體積時間變化率。

流動的基本控制方程：

①連續(xù)方程，把質(zhì)量守恒的物理原理應(yīng)用到固定于空間的有限體積控制體的最終結(jié)果。它是流體力學(xué)的最基本方程之一。

②動量方程，在流場中，流體除了要滿足質(zhì)量守恒之外，還要滿足動量守恒。也就是說流體的動量隨時間的變化率與流體所受的體積力和表面力的和是相等的。把這個相等關(guān)系用數(shù)學(xué)關(guān)系式表示，即是動量方程。

③能量守恒，能量守恒的數(shù)學(xué)表示形式就是能量方程。

實質(zhì)導(dǎo)數(shù)，D?/Dt是表示當(dāng)一個流體微元運(yùn)動通過點1時它的密度的瞬時時間變化率的符號。按定義，這個符號叫做實質(zhì)導(dǎo)數(shù)（或物質(zhì)導(dǎo)數(shù)，隨體導(dǎo)數(shù)），實質(zhì)導(dǎo)數(shù)等于當(dāng)?shù)貙?dǎo)數(shù)加上遷移導(dǎo)數(shù)。

跡線，當(dāng)微元A從點1開始向下游運(yùn)動時，它的運(yùn)動路徑定義為微元的跡線。流線，是這樣的一種曲線，其上任意一點的切向皆為這一點的速度方向。染色線是指在一段時間內(nèi)一些流體微元通過相同一點所連接起來的線。

流體微元（團(tuán)）的旋轉(zhuǎn)角速度為??1?????v???u?????v?u????i?????k? ?j????????2???y?z???z?x???x?y??速度矢量的旋度（渦量）為????V 變形（應(yīng)變率）為?xy??u???v?u???v???，?zx?，?yz? ?z?x?x?y?y?z流體旋度的總效應(yīng)是以速度環(huán)量?來體現(xiàn)的：??-V?ds

c?流函數(shù)為?（x,y)?c，流函數(shù)的存在是根據(jù)二維不可壓縮流動的連續(xù)方程得來的，而連續(xù)方程總是成立的，所以凡是二維不可壓縮流動，流函數(shù)必定存在。

速度勢V???，對于一個標(biāo)量函數(shù)?，流動的速度可由?的梯度給出。我們稱?為速度勢。第三章

伯努利方程為p1? 11?V12?p2??V22 221p??V2?const, along a streamline 21p??V2?const, through the flow（對于無旋流）

2壓強(qiáng)系數(shù)為Cp?p?p?，對于不可壓縮流動，Cp可以只用速度來表示，q??V?Cp?1???V??

??? 無旋不可壓縮流動的控制方程（拉普拉斯方程）：???0

四種基本流動：①均勻流：有一來流速度大小為V?的均勻流動，其速度方向與x軸同

22向，此均勻流動滿足??V?0及??V?0的關(guān)系，所以均勻流動可以看成是無旋不可壓縮流動。②源流：a.源流是一種不可壓縮流動，即??V?0。但源點除外，因為此點位奇點。B.源流動在任意點處（除源點）都是無旋的。③偶極子流動：在一個源-匯對的的演變中，l趨與0，產(chǎn)生偶極子流動。④渦流：所有的流線都是關(guān)于一個點的同心圓，此外，任意給定的圓形流線上的速度是恒定的，速度的大小與到圓心的距離成反比，這樣的流動稱為渦流。幾種基本流動疊加合成的典型流動：均勻流與點源和點匯的疊加，繞圓柱的無升力流動（均勻流與偶極子的疊加），繞圓柱的有升力流動。

'庫塔-茹科夫斯基定理，L???V??，其中??V?ds

?A第四章

對機(jī)翼的氣動分析可以分為兩部分：對機(jī)翼剖面（即翼型）的研究；和對翼型氣動特性的修正以應(yīng)用于完整的有限翼展機(jī)翼。在翼型描述中的幾個術(shù)語有：中弧線（mean camber line），前緣（leading edge），后緣（trailing edge），弦線（chord line），彎度（camber），厚度（thickness），弦長（chord length)。中弧線上的所有點位于上下表面的中點，即在中弧線各點沿垂直方向測量距離時，各點與上下表面間的距離相等。中弧線頭部和尾部的點分別稱為前緣和后緣。連接翼型前緣點和后緣點的直線叫弦線，前緣點到后緣點的直線距離記為翼型的弦長c,彎度是指沿著垂直于弦線方向測量的彎度線到弦線的最大距離。厚度是指垂直于弦線方向上下表面間的最大距離。翼型參數(shù)。cl為翼型升力系數(shù)；升力為0時對應(yīng)的迎角叫零升力迎角，記為?L?0；阻力和分離導(dǎo)致的壓差阻力（又叫做形狀阻力），兩者之和即為翼型的型阻系數(shù)cd；在翼型上存在著一個特殊的位置點，對該點的力矩大小不隨迎角的變化而變化，這個點稱為氣動中心。對庫塔條件的說明和總結(jié)：①對于給定形狀且給定迎角的翼型，繞翼型的環(huán)量大小恰好使得流體光滑流過后緣點。②如果翼型后緣夾角為有限大小，則后緣點位駐點③如果翼型后緣夾角為0，則沿上下表面流過翼型后緣的速度為相等的有限值。開爾文環(huán)量定理：D??0 它表明由相同流體微團(tuán)所形成的封閉曲線上的環(huán)量對時間的Dt變化率為0 薄翼型的薄翼理論，翼型用布置在彎度線上的渦面模擬。對稱翼型的氣動特性：①翼型的升力系數(shù)與幾何迎角成正比，且?guī)缀斡菫?時，升力系數(shù)也為0②翼型的升力線斜率為2π③翼型的壓力中心和氣動中心都在1/4弦線處。表面摩擦阻力的估計：層流流動??5.0x1.328 Cf? RexRec0.37x0.074

C?f/51/5Re1Rexc 表面摩擦阻力的估計：湍流流動??轉(zhuǎn)捩：由前緣開始的流動總是層流。接著在前緣點下游某點處，層流邊界層開始失穩(wěn)，并且流動中開始觸發(fā)小的湍流，經(jīng)過一段叫做轉(zhuǎn)捩區(qū)的區(qū)域后，邊界層變成完全的湍流。臨界雷諾數(shù)=??V?xcr ?? 流經(jīng)翼型的真實流動中存在前緣失速和后緣失速。升阻比L/D是衡量翼型氣動效率的一個標(biāo)尺，最大升力系數(shù)cl,max。為了提高最大升力系數(shù)，可以采用高升力裝置，如襟翼和前緣縫翼。另外，厚度也是影響最大升力系數(shù)的關(guān)鍵。

第五章

實際作用在亞聲速機(jī)翼上的總阻力是由誘導(dǎo)阻力Di，表面摩擦阻力Df及流動分離產(chǎn)生的壓差阻力Dp構(gòu)成的。由黏性引起的阻力又稱為型阻。型阻系數(shù)定義為cd?Df?Dpq?S

誘導(dǎo)阻力系數(shù)為CDi?Di q?S 機(jī)翼的翼梢旋渦會在機(jī)翼周圍產(chǎn)生一個小的向下的誘導(dǎo)速度。這一由尾旋渦誘導(dǎo)出一個很小的向下的速度分量，稱之為下洗速度，用?表示 由于下洗的存在，以及下洗使得相對來流向下偏轉(zhuǎn)的效應(yīng)，對當(dāng)?shù)匾硇推拭婢哂幸韵聝蓚€重要的影響：①當(dāng)?shù)匾硇推拭嬲嬲惺艿降挠鞘且硇拖揖€與當(dāng)?shù)叵鄬砹髦g的夾角?eff，定義?eff為有效迎角。?eff????i②各翼型剖面的當(dāng)?shù)厣Ψ较蚺c當(dāng)?shù)叵鄬砹鞣较虼怪?，即升力方向在與來流垂直向上的基礎(chǔ)上又向后偏轉(zhuǎn)了一個?i角。所以當(dāng)?shù)厣κ噶吭趤砹鞣较蛏蠒a(chǎn)生一個分量，這個分量叫做誘導(dǎo)阻力。普朗特升力線理論的基本方程為

?（y0)??(y0)1??L?0(y0)?πV?c(y0)4πV?(d?/dy)dy??b/2y0?y

b/2橢圓升力分布：環(huán)量隨展向距離呈橢圓關(guān)系變化。因此這種環(huán)量分布稱為橢圓環(huán)量分布。

第六章

本章為三維不可壓流，與二維流動進(jìn)行對比便于理解。三維點源Vr??2πr2 ??-

?4πr

三維偶極子??-?cos?24πr3繞球的流動V??V?sin?

2球面上的最大速度要比圓柱上的小。這是三維泄流效應(yīng)的一個例子。三維泄流效應(yīng)是所有的三維流動中存在的普遍現(xiàn)象。

學(xué)習(xí)總結(jié)

在本學(xué)期，對《空氣動力學(xué)》的前六章進(jìn)行了學(xué)習(xí)。通過學(xué)習(xí)，對空氣動力學(xué)基本概念有了一些認(rèn)識，對一些流動有了初步了解。教材中的內(nèi)容難度并不大，但內(nèi)容很豐富，很多地方值得以后繼續(xù)深入研究。該課程激發(fā)了我對將來學(xué)習(xí)的熱情，對我?guī)椭艽蟆?/p>