高速列车头型多目标气动优化设计

• 作者: 张亮 张卫华 张继业 李田
• 来源期刊: 西南交通大学学报
• 学科: 交通运输
• 关键词: 多目标优化 高速列车 遗传算法 参数化模型 相关性分析
• 年，卷（期）: 2016,（6）
• 页码范围: 1055-1063
• 页数: 9页
• 分类号: U238
• 字数: 5525字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.06.003

摘要

为提高明线运行的高速列车气动性能,以头车气动阻力和尾车气动升力为优化目标,对高速列车头型进行了多目标自动优化设计.以某新型高速列车为原型,建立了包含转向架区域的高速列车参数化模型,提取了7个设计变量,分别控制鼻尖高度、端盖开闭机构顶端高度、驾驶室车窗高度、水平最大外轮廓线横向宽度、头型中部辅助控制线凹凸度、转向架区域横向宽度和隔墙倾角,并基于计算流体动力学理论,建立了高速列车空气动力学模型.应用该模型计算作用在列车上的气动力,通过多目标遗传算法自动更新设计变量,实现了高速列车头型的自动优化设计.对优化目标与设计变量的相关性进行分析,结果表明:驾驶室车窗高度和转向架区域横向宽度对头车阻力影响最大,头型鼻尖高度和中部辅助控制线凹凸度对尾车升力影响最大;优化后得到6个Pareto最优头型,与优化前的头型相比,头车阻力最多减小3.15％,尾车升力最多减小17.05％.