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气动悬浮列车串联翼布置的空气动力学优化
| 论文题名： | 气动悬浮列车串联翼布置的空气动力学优化 |
| 关键词： | 气动悬浮列车;串联翼;气动布局;风洞实验;数值模拟;多目标优化 |
| 摘要： | 为了探索气动悬浮列车串联翼布置形式对整车气动性能的影响以及串联翼之间的流动机理，并得到气动性能较优的串联翼布置形式，本文主要研究三个方面的内容：气动悬浮列车模型的风洞实验，数值模拟，以及串联翼布置的多目标优化。 在风洞实验部分，设计并制作前后翼可调的气动悬浮列车模型，并根据气动悬浮列车设计行驶工况搭建合适的实验台架。经过实验测得前后翼攻角和相对位置放生变化时气动悬浮列车的不同气动力结果并得到部分工况下前后翼上表面流动可视化结果。实验结果反映出随前后翼状态参数变化时气动悬浮列车气动力特性的变化趋势，为之后数值计算模拟的网格策略及分析提供了依据。 在数值模拟部分，根据风洞实验结果，建立相似模型并划分网格，经过多次尝试确定优化所需的网格策略。通过对气动悬浮列车模型的模拟，探索串联翼周围气体的流动机理。模拟结果展现了前后翼之间、模型尾流区以及 U型轨道附近等区域气流流动状态，为分析串联翼之间流场的相互影响以及轨道对气动悬浮列车气动性能的影响提供了基础，为气动悬浮列车气动性能的优化做了铺垫。 在串联翼布置优化部分，根据风洞实验及数值模拟结果进行变量的选取与目标函数的确定，采用Kriging代理模型和NSGA-II算法对气动悬浮列车气动性能进行优化。通过使用遗传算法，寻优得到 Pareto最优解集，为设计变量的最优取值提供了解集空间。接着，应用总变差分析和自组织映射法这两种数据挖掘的方法，对设计变量和目标函数进行了分析。数据挖掘的结果反应出所选设计变量以及变量之间的交互作用对目标函数的影响程度，进而揭示了设计变量对目标函数的影响趋势和规律，以及目标函数之间所存在的关系。根据以上研究，得出以下结论：气动悬浮列车升力系数和阻力系数呈相互矛盾关系，若想达到最佳气动性能需要折中选择，具有良好气动性能的串联翼布置应具有如下特征：前翼离地间隙尽量小，后翼离地间隙稍大于前翼；前翼攻角不大，后翼攻角稍大于前翼攻角；前后翼的水平间距较大。 本文对气动悬浮列车串联翼布置优化进行了尝试，形成了一套有效的优化方法，为以后气动悬浮列车多向翼的研究和优化奠定了基础。 |
| 作者： | 任浡麒 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 赖晨光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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