基于高斯過程的標準動車組車體氣動性能評價.pdf

1、我國高速鐵路網(wǎng)的逐漸建成，大幅度提升了列車速度，車輛自身的舒適性、安全性以及運輸經(jīng)濟性需要從技術角度得到保障。列車運行過程中會產(chǎn)生氣動效應，氣動效應會影響列車運行的速度、舒適度和安全性能，因此研究高速列車氣動性能就成了必然的選擇。目前，各領域的專家學者采用試驗、數(shù)值仿真等方法研究高速運動物體的空氣動力學問題，其中數(shù)值模擬仿真相對于其它試驗方法，用時短，成本低，便于操作，可以提高工作效率。本文用模擬仿真對明線運行的動車組進行氣動性能分析和

2、評價。
　　第一，采用混合建模方法，借助CATIA軟件環(huán)境，構(gòu)建了動車組仿真模型?；旌辖７椒ò▊鹘y(tǒng)建模方法和NURBS理論建模方法。傳統(tǒng)建模方法具有建模效率高的特點，NURBS理論建模方法可以保證復雜曲面的曲面質(zhì)量。采用B樣條曲線創(chuàng)建頭車車廂和司機室的截面形狀，通過一系列命令完成車廂和司機室建模，保證建模的高效性;鼻尖部分采用NURBS理論建模方法，創(chuàng)建鼻椎曲面的主流線，經(jīng)過加密控制線形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的小空間，再對各個空間進行填充

3、，完成鼻椎部分建模，保證復雜曲面的質(zhì)量。最后在“Assembly Design”模塊中完成模型的裝配，構(gòu)建完整的動車組仿真模型。
　　第二，運用流體分析軟件STAR-CCM+對明線運行的動車組模型進行仿真模擬。計算分析的動車組模型進行簡化并采用3編組，采用不可壓縮N-S方程為控制方程和標準K-ω湍流模型。為了提高計算精度和計算速度采用Trimmer工具和Prism Layer Mesher工具劃分網(wǎng)格。仿真模擬不同動車組模型，分析

4、計算氣動阻力和氣動升力。本文重點介紹運行速度為350km/h、長細比為4.8動車組模型的仿真，其仿真結(jié)果是鼻尖最大壓力值為5552.0pa，氣動阻力為17794.3N，頭部氣動升力為-10468.31N。
　　第三，根據(jù)高斯過程原理評價預測動車組車體模型的氣動阻力和氣動升力，用以輔助傳統(tǒng)模擬仿真分析。文中采用高斯過程回歸方法建立評價預測模型，通過交叉驗證獲得較為合理的氣動性能與外形的關系，用誤差率和殘差說明了評價模型的可靠性和合理