结合形状文法与交互式遗传算法的列车头型设计

[目的]典型的列车头型美学设计方法普遍依赖于设计人员的主观经验和直觉,已不能满足快速迭代和大规模定制的设计与生产需求。因此,针对列车头型的美学设计问题,提出了一种结合形状文法与交互式遗传算法的列车头型生成式设计方法。[方法]对列车头型不同层次的形状特征线进行分析与提取,结合形状文法对设计元素特征线进行抽象创作;采用交互式遗传算法对造型设计特征进行编码,考虑到用户在评价方案过程中审美认知的模糊性,适应度采用模糊赋值方法,实现头型设计的智能多样化选择;以磁悬浮列车头型设计为例进行验证。[结果及结论]与传统交互式遗传算法的精确赋值相比,采用高斯隶属函数来模糊表示进化个体的适应度值,可以降低用户评价过程中的心理负担。结合形状文法与交互式遗传算法的列车头型生成式设计方法,可以有效改善概念方案质量,提升设计效率。在交互评价过程中,随着进化代数的增加,用户针对方案的平均交互评价时间逐渐减少,这体现了用户对方案理解的渐进性,也说明了交互式生成技术方法符合用户的认知模式。

400km/h高速列车头型对隧道初始压缩波影响初探

采用重叠网格方法,基于三维非定常可压缩的N-S方程和SST k-w湍流模型,探索时速400 km/h高速列车头型对隧道初始压缩波的影响。针对目前国内研发的某型CR450动车组,本文研究2个鼻长均15 m和1个鼻长22 m的拟议新头型,分析在我国现有隧道条件下3种不同头型列车以400 km/h驶入时产生的初始压缩波基本特性;最后分析了不同车速(350 km/h、400 km/h、450 km/h)驶入隧道时对初始压缩波最大压力梯度值的影响。对比距隧道入口72 m处隧道内测点的压力与压力梯度值,结果表明:2个鼻长15 m头型列车对应产生的初始压缩波波形和最大压力梯度值基本一致;相比于鼻长15 m头型,鼻长22 m头型对应产生初始压缩波波形有着明显区别,且最大压力梯度值较之降低约27%;列车速度越高,对应产生初始压缩波最大压力梯度值则越大,但缓冲结构的缓解作用越不明显。研究结果对新一代高速列车头型设计和气动性能比选具有实际性的参考价值。

基于TRIZ理论的新生儿头型矫正枕改良设计研究

针对目前市场上新生儿头型矫正枕普遍存在的功效性、舒适性与安全性问题进行改良,以保证头型矫正的功效性,避免不适感、不安全性对新生儿产生的负面影响。文章基于TRIZ理论提出新生儿头型矫正枕改良设计的思路。通过分析新生儿头型矫正枕设计的现状,找到新生儿头型矫正枕的技术矛盾与物理矛盾,同时应用TRIZ理论技术矛盾矩阵、发明原理以及物理矛盾对上述问题进行解决。以期为新生儿头型矫正枕设计提供一定的借鉴。

早期干预对婴儿头型不正及神经发育高风险因素的缓解作用研究

探讨早期干预对婴儿头型不正及伴有神经发育高风险因素的有效性,评估干预措施在促进神经发育和高风险因素缓解方面的作用,为预防和治疗提供科学依据。方法 选取我院2023年1月至12月期间86例出生后3个月内诊断为头型不正且伴神经发育高风险因素(早产、低体重),随机分为干预组(n=43)和对照组(n=43)。干预组实施定制化的物理治疗、定期头位调整训练以及家庭指导计划,对照组仅接受标准护理。通过6个月和12个月的随访,采用头颅CT扫描评估头型变化,贝利婴幼儿发展量表评估神经发育水平,以及家长报告评估生活质量变化。结果 干预组婴儿头型参数在6个月时即显示出显著改善,且持续至12个月,与对照组相比差异显著(P<0.05)。在神经发育评估方面,干预组婴儿表现出更高的得分,表明早期干预有助于促进多维度神经发育(P<0.05)。结论 早期综合干预有效纠正婴儿头型不正,而且对神经发育高风险具有显著促进作用,强调早期识别和干预在促进婴幼儿全面发展中的重要价值。

基于响应面法的高速列车流线型头型减阻仿真研究

高速列车流线型头型参数化优化设计时,需要在每个迭代步内进行计算流体力学(CFD)计算,优化过程非常耗时。文章从高速列车流线型头型的三维参数化模型、列车空气动力学数值模型和近似仿真模型,以及气动阻力优化等方面,详细阐述了基于响应面法的高速列车流线型头型减阻优化设计方法。利用响应面法建立的设计变量和高速列车气动阻力之间的近似仿真模型,可提升优化设计周期,且气动阻力的预测值与实际值的误差小于1.0%,满足工程计算精度要求。相比原始流线型头型,优化后的列车气动阻力减少3.64%。

高速列车头型的谱系化预测与设计

目的为强化我国高速列车各车型间的关联性,完善谱系化建设,提升产品识别度,加强品牌建设,补充新车型的外形预测方法,节约研发、制造和运维成本。方法以日本新干线列车头型为研究对象,按照聚类统计法对运营至今出现的16种头型进行谱系梳理,基于综合造型分析划分四个头型谱系特征区域及各区域内谱系特征的控制变量;运用线性插值建立列车头型谱系特征多目标外形预测模型。结果通过构建高速列车头型谱系特征预测与外形生成方法,形成“提取—预测—生成”一体化的高速列车头型谱系化设计的多目标预测方案生成系统。结论协同性能与造型设计的方法为中国高速列车外形设计提供新思路,助力我国高速列车头型谱系化建设。

头型保护用调节枕联合小三角枕在早产儿头型发育中的作用观察

目的探究早产儿头型发育中头型保护用调节枕联合小三角枕的应用效果。方法以108例2020年1月至2022年12月医院收治的早产儿为研究对象进行临床资料回顾性分析。其中54例实施常规护理为常规组,54例常规护理基础上辅以头型保护用调节枕与小三角枕的为干预组。通过体位固定情况、头型发育情况、睡眠质量、并发症情况等观察对比,评价两组护理效果。结果干预组体位固定优良率、总畸形率、睡眠时间、不良反应发生率均优于常规组(P<0.05)。结论早产儿头型发育护理中,合理应用头型保护用调节枕与小三角枕可在一定程度上提高体位固定效果,改善早产儿睡眠质量,减少头颅及耳郭畸形率,并发症发生率,值得推广使用。

体位矫正与头型矫正器治疗姿势性斜头畸形的临床效果比较

目的比较体位矫正与头型矫正器在婴儿姿势性斜头畸形治疗中的临床效果。方法对2014年9月至2022年2月在和睦家京北妇儿医院诊治的60例3~7月龄姿势性斜头畸形患儿进行研究,按照不同的治疗方式分为体位矫正治疗组(n=30)和头型矫正器治疗组(n=30)。对两组患儿的头颅不对称指数(CVAI)进行比较。结果两组治疗后CVAI均低于治疗前,CRO治疗组治疗后CVAI值[(3.8±1.8)%]低于体位矫正治疗组[(4.7±1.8)%](P<0.05)。CRO治疗组治疗前后的CVAI差值高于体位矫正治疗组[2.5(1.9,3.4)%vs 1.3(0.2,1.7)%,Z=4.77,P<0.001]。结论对于3~7月龄姿势性斜头畸形患儿,体位矫正治疗及头型矫正器治疗均可以获得显著的效果。头型矫正器可以使患儿获得更好的预后,治疗后头颅的对称性优于体位矫正。

3D激光获取系统辅助头型矫正头盔矫正婴儿体位性斜头畸形的临床效果

目的应用3D激光获取系统辅助治疗婴儿体位性斜头畸形(PP),并进行临床效果分析。方法选取2018年1月至2022年12月北京和睦家京北妇儿医院及北京和睦家医院儿科头型矫正门诊共同收治的102例PP患儿,使用STARscanner^(TM) 3D激光获取系统辅助治疗方案设计,评价治疗效果指标头颅不对称指数(CVAI)、颅脑前侧对称比例(ASR)、颅脑后侧对称比例(PSR)及计算头型变化率。结果对3D激光获取系统辅助头型矫正头盔矫正婴儿PP治疗前后的CVAI、ASR和PSR进行比较,差异有统计学意义(P<0.05)。在头型变化率分析中,起始治疗的月龄与头型变化率的回归分析显示治疗的月龄与治疗效率呈负相关性(F=29.066,P<0.001)。起始治疗时斜头畸形的严重程度与头型变化率回归分析显示斜头畸形的严重程度与治疗效率呈正相关性(F=10.199,P=0.002)。结论应用3D激光获取系统辅助头型矫正头盔矫正婴儿PP头盔矫正无创,效果可靠。使用矫形头盔月龄越小、严重程度越重,治疗效果越好,治疗时间越短。

教你如何调整宝宝头型

宝宝正常出生时,宝宝左右头颅应该是对称的,因头部比较软,故很容易受到外力作用而变形。0~3月是宝宝睡出漂亮头型的最佳时间,爸爸妈妈可趁着宝宝头骨可塑性强,尝试调整其头颅受力位置,进而矫正头型。那么具体如何操作呢?●调整位置许多宝宝睡觉时习惯偏向某一侧,此时妈妈就要引起足够的重视,刻意地变换宝宝睡的方向,控制好合适的频次,保证宝宝脑袋两边受力均匀。慢慢地,宝宝的偏头便能得到良好的改善。

不同头型弹体低速入水空泡试验研究

针对不同头部形状弹体低速入水空泡形成、发展特性及其影响因素开展试验研究，用高速摄影仪实时记录了圆头、90～150°锥头弹体入水过程中自由液面的波动特性、空泡的演变过程及入水弹道的稳定性，同时通过对比试验得到弹体入水空泡、入水弹道与入水速度、入水角度之间的关系。试验结果表明，圆头弹体不易形成空泡，但弹道稳定性差；90°锥头弹体倾斜入水时，入水速度越大，空泡的非对称性越强；120°锥头弹体垂直入水速度越大，越易发生表面闭合现象及完整的脱落气泡；150°锥头弹体入水角大于80°时，发生表面闭合现象。在整个入水过程中，弹体速度呈线性衰减，空泡射流速度衰减较快。

高速列车头型的意象仿生设计

为提升我国高速列车的品牌形象,增强其文化适应性和地域感召力,提出了高速列车意象仿生设计方法。利用思维流程分析法细化了设计步骤,讨论了意象确定过程中本身意象和对象意象两者的匹配,并确定了方案设计过程中意象表现和技术约束间的取舍,指出列车意象仿生有隐喻产品性能、契合用户身份、提升品牌形象3个目的。设计了大白鲨意象的列车造型,并对方案的气动性能进行验证。实例表明:意象仿生时,本身意象和对象意象的匹配可由设计目的确定,但意象和技术间的取舍需要根据具体情况确定。该方法有助于设计人员更精准地把握意象—仿生设计的过程,促进轨道车辆造型设计发展。

系列头型空泡特征及其对细长体阻力特性影响的试验研究

为了了解不同头型的空泡特征及其对轴对称体阻力特性的影响,在高速水洞中试验研究了6种典型头体在不同空泡数下,轴对称体上空泡的几何特征以及相对应的阻力特性,分析了空泡数对轴对称体空泡特征与阻力的影响.

不同头型回转体低速倾斜入水过程流场特性数值模拟

基于有限体积法和VOF多相流模型求解气、水两相流动的RANS方程,结合动网格技术,对回转体低速倾斜入水过程进行数值模拟研究.通过将数值计算结果与试验数据进行比较,验证了数值计算方法的有效性.基于该方法对不同头型回转体低速倾斜入水过程进行分析,得到不同头型条件下回转体入水空泡形态发展规律、回转体运动特性及流体动力特性变化规律.研究结果表明:同一入水深度,入水空泡直径和流场中最小压力值随着回转体头部锥角的增加而增大;不同头型回转体,锥头母线同一位置处压力随着头部锥角的增加而增大;回转体阻力系数与其头部锥角大小直接相关,锥角较大时,阻力系数也较大,速度衰减也较快.

高速列车头型近场与远场噪声预测

建立了某头型的1∶8缩比三车编组气动噪声仿真模型,采用大涡模拟获得车身湍流脉动压力,基于FW-H方程和声扰动方程分别获得远场噪声和近场噪声,从而建立一整套头型气动噪声预测方法.远场测点总声压级的仿真结果与风洞试验结果相差小于2.0dB(A),频谱变化趋势相同,量级相差较小,表明基于FW-H方程得到远场噪声的可行性.基于声扰动方程能够获得头型关键部位的总声压级,通过对比量级发现,转向架部位总声压级量级远大于其他部位,这与传声器阵列识别结果相吻合,从而验证了声扰动方程获得近场噪声结果.对比头型各部位湍流脉动总压力级和总声压级发现,转向架和排障器量级大于车窗、鼻锥和车体;与湍流脉动总压力级相比,总声压级分布更为均匀,量级更小.

高速列车头型设计方法研究

为保证我国高速列车头型设计的综合质量,提出一种高速列车头型设计方法。对高速列车头型设计的要点、设计策略和设计流程进行了论述。以3X型高速列车头型设计为例,对设计方法进行验证。实例表明:高速列车头型设计方法将技术、美学、文化和人因4要素作为一个系统在设计过程中加以考虑,能够有效提高高速列车头型设计的综合质量,具有可行性和实用性。

基于CT的军盔“标准头型”生成与头模分档算法研究

为了对现代军盔、防护面具等进行合理的外形和配件优化设计 ,须获取我军男兵的头面部三维特征和曲面信息 ,现有一维尺寸标准已不再满足需要。CT测量结合计算机图形处理是人体测量学的新兴领域 ,本文首次将其应用于头颅外型获取。由于各头型标本形状、尺寸很不同 ,佩盔方位角各异 ,给盔型设计应用带来不便 ,因此提出了“标准头型”的概念。继而提出参考头模的分档算法 ,并制作了铝模 ,用于我军头盔的分号和盔形工效提高。

160km/h地铁列车头型气动阻力优化

采用三维、瞬态、可压缩N-S方程和k-湍流模型及滑移网格技术的数值仿真方法,研究隧道内地铁列车头型几何参数对列车气动阻力的影响规律及气动阻力对头型几何参数的敏感性.对80km/h地铁列车头型进行气动阻力优化,获取160km/h优化模型.结果表明:当阻塞比约为0.45时,隧道气动阻力是明线的3倍;当头型长度L≤5m时,气动阻力与头型长度符合对数关系,综合考虑敏感性与气动阻力,头型长度选择3.0~4.0m较合适;车体横截面积对列车气动阻力的影响较大,且灵敏度很高,可以适当减小横截面积,以降低列车气动阻力;当头型长度L=3m时,考虑气动阻力及敏感性,俯视轮廓线等效长度选为(2.68±0.01)m,纵向轮廓线等效长度选为(2.32±0.005)m较合适.通过参数研究,优化后的列车模型在明线工况下整车气动阻力下降3.7%.

行人保护头型冲击器有限元建模方法研究

通过对行人保护法规试验有限元仿真所用的头型冲击器建模方法进行研究,提出一种快速准确建立头型冲击器有限元模型的方法。该方法通过确定不同头型冲击器的关键影响设计参数,推导头型冲击器法规所要求的质量、质心坐标和转动惯量方程,从而确定头型冲击器的几何参数;根据法规对头型冲击器跌落、侧向冲击及频率的要求,确定了头型冲击器有限元模型材料参数。有限元模型验证结果显示,所提出的头型冲击器有限元建模方法有效。

飞行员头部特征分析及头型分类方法研究

目的通过构建飞行员头部三维模型及分类计算,研究一种新的头部特征分析及头型分类方法。方法利用光栅投影图像测量技术构建飞行员头部三维模型,通过数值拟合方法分析获得飞行员的头部特征外形参数,按照统计学原理根据头高、头宽、头长尺寸对飞行员的头型进行了科学的分类。结果 1)建立了飞行员头部三维模型;2)男性飞行员的头型主要分类结果:长圆型(LC)59.6%、长中型(M)24.40%、特长圆型(SLC)9.84%;3)选定长圆型、长中型、特长圆型这三类头型尺寸。结论本研究采用的外形参数分析方法和头型分类方法可以用在今后大规模飞行员头部特征测量分析以及改进头盔设计的工作。