基于LES的城际动车组车体横断面优化设计

风洞试验测试记录CRH6型城际动车组缩比模型表面测点的压力波动数据.按照相同比例建立计算模型,应用ANSYS ICEM软件生成O-Block结构网格,采用k-epsilon两方程湍流模型进行稳态计算,并用Large Eddy Simulation大涡模拟进行非稳态计算,得到车体表面压力时程曲线.通过对比实验数据与仿真数据,误差在5%以内,满足工程精度要求.基于上述仿真算法,以车顶与侧墙过渡圆弧、侧墙与底架过渡圆弧及车体最大宽度位置高度等3个参数为优化变量,以车体受到的倾覆力矩最小为优化目标,得到更合理的车体横断面外形.研究结果为CRH6型城际动车组设计提供理论依据.

动车组车体断面气动外形优化研究

动车组横截面外形与其横风空气动力学性能息息相关,是影响动车组横风效应的关键因素。为了实现动车组横截面的气动外形优化,文中采用一套高效的气动外形优化策略对某型动车组横截面进行优化研究。首先,通过求解N-S方程得到强横风条件下列车周围的流场信息,利用遗传算法寻求全局最优解,利用任意几何变形技术直接改变截面形状和网格,节省重构网格的时间。将三者结合起来,显著地提升了优化效率,极大地节省了优化的时间。其次,优化结束后再对设计空间中的设计点进行统计分析,得到设计变量与优化目标的相关性,得到影响优化效果的关键设计变量,并对其使用Kriging代理模型进行响应面分析,得到关键设计变量与优化目标之间的非线性关系。研究结果可以为动车组在横风条件下的气动外形设计提供一定的技术指导。