CN110442886A - 一种悬浮试验装置及设计方法 - Google Patents

一种悬浮试验装置及设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110442886A
CN110442886A CN201810413661.5A CN201810413661A CN110442886A CN 110442886 A CN110442886 A CN 110442886A CN 201810413661 A CN201810413661 A CN 201810413661A CN 110442886 A CN110442886 A CN 110442886A
Authority
CN
China
Prior art keywords
suspension
sledge vehicle
aerodynamic
shape
lift
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810413661.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110442886B (zh
Inventor
李少伟
毛凯
张艳清
翟茂春
刘骁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Academy Of Aerospace Science Engineering And Aerospace Technology (china Academy Of Aerospace Seahawk Electromechanical Technology)
Original Assignee
China Academy Of Aerospace Science Engineering And Aerospace Technology (china Academy Of Aerospace Seahawk Electromechanical Technology)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Academy Of Aerospace Science Engineering And Aerospace Technology (china Academy Of Aerospace Seahawk Electromechanical Technology) filed Critical China Academy Of Aerospace Science Engineering And Aerospace Technology (china Academy Of Aerospace Seahawk Electromechanical Technology)
Priority to CN201810413661.5A priority Critical patent/CN110442886B/zh
Publication of CN110442886A publication Critical patent/CN110442886A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110442886B publication Critical patent/CN110442886B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

本发明提出本发明提出一种悬浮试验装置及设计方法，通过悬浮系统和推进系统设计、悬浮橇车的初始外形设计、数值仿真、气动力矩判断、升力判断、气动阻力判断、悬浮橇车外形修正等步骤实现。本发明采用特殊的悬浮橇车设计，通过对设计步骤综合设置，降低设计周期，使设计后的悬浮橇车能够满足试验要求，避免由于橇车原因造成试验无法进行，从而重复设计试验装置。

Description

一种悬浮试验装置及设计方法
技术领域
本发明涉及一种悬浮试验装置及设计方法，属于高速试验装置技术领域。
背景技术
目前，国内外火箭橇试验轨道大多采用滑块-轨道形式，采用滑块与轨道的接触，实现橇车及其上任务载荷的支撑，橇车在动力的作用下，在轨道上高速滑行，实现对橇车及任务载荷的加速。由于橇车在近地面高速滑跑，随着滑跑速度的增大，橇车所承受的气动载荷也越大，同时由于橇车贴近轨道高速行驶，使得橇车产生明显的地面效应，从而使得橇车产生较大升力，当橇车升力大于重力时会发生与轨道撞击甚至脱轨的严重，目前一般对橇车滑块进行限位，使其在一定范围内沿轨道行驶，避免了脱轨现象的产生。
发明ZL200610114636.4《地面高速超导磁悬浮撬体试验装置》提出了一种悬浮撬体试验装置，其中提出采用流线化的撬体外形设计来减小气动载荷，未提及具体如何设计，而流线化外形是高速运动物体的惯常设计，设计方式对设计周期及试验装置的安全性有直接影响。对于采用磁悬浮实现承载的新型橇车，由于悬浮装置的支撑刚度系数小于钢轨的支撑刚度系数，难以进行限位，且悬浮间隙加大了气动作用的影响，亟待解决橇车气动负载对橇车稳定性造成的影响，实现橇车的高速稳定的行驶。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种能降低设计成本、提高试验安全性的适用于悬浮试验装置的橇车及设计方法，有效降低橇车气动负载，提高试验装置稳定性。
本发明的技术解决方案：一种悬浮试验装置的设计方法，通过以下步骤实现：
第一步，设计悬浮系统和推进系统；
根据试验目的，进行悬浮系统及推进系统的设计，悬浮系统和推进系统的设计可采用现有的设计方式，如可参考磁悬浮列车、高铁等相关技术。
第二步，设计悬浮橇车的初始外形；
根据悬浮系统确定悬浮橇车的尺寸约束，根据悬浮橇车的尺寸约束设计悬浮橇车的初始外形，悬浮橇车的尺寸约束包括了橇车的长宽高基础尺寸。悬浮橇车的初始外形采用尖锥流线形，具体设计可采用现有火箭撬等高速运动物体外形设计。
第三步，采用数值仿真方法，开展全试验速度包络、多状态参数下悬浮橇车的气动特性分析，得到悬浮橇车气动阻力、升力及气动力矩；
全试验速度包络是指试验要求的速度范围，预先指定的试验条件。多状态参数是指悬浮高度和悬浮橇车上负载，悬浮高度和负载是试验的要求，预先指定的试验条件。
数值仿真方法为现有技术，可采用现有的工程软件进行，如CFD数值仿真方法等。
第四步，气动力矩判断，
将第三步得到的全试验速度包络、多状态参数下悬浮橇车的气动力矩与悬浮系统确定的悬浮橇车气动力矩可承受的最大值进行对比，若所有气动力矩都小于等于气动力矩可承受的最大值，则转入第五步，否则转入第七步；
第五步，升力判断
将第三步得到的全试验速度包络、多状态参数下悬浮橇车的升力与悬浮系统确定的悬浮橇车升力可承受的最大值进行对比，若所有升力都小于等于升力可承受的最大值，则转入第六步，否则转入第八步；
第六步，气动阻力判断，
将第三步得到的全试验速度包络、多状态参数下悬浮橇车的气动阻力与推进系统确定的悬浮橇车气动阻力可承受的最大值进行对比，若所有气动阻力都小于等于气动阻力的可承受的最大值，则转入第十步，否则转入第九步；
第七步，对悬浮橇车的外形进行修正，返回第三步；
对悬浮橇车的外形进行修正，减小悬浮橇车的气动力矩，具体修正措施可参考现有关于高速运动物体气动外形设计。
进一步，在设计可能出现，经过多次外形修正迭代，都得不到满足气动力矩可承受最大值条件的悬浮橇车外形，有可能是悬浮系统设计不合理，需要对悬浮系统进行修改，使设计得以继续。
具体如下：
A7.1、确定由于气动力矩不满足气动力矩可承受的最大值条件时，悬浮橇车的外形修正迭代的迭代次数阈值；
迭代次数阈值的确定根据具体情况进行确定，一般工程设计中选择20次左右，迭代次数阈值越大，可迭代的次数就越多，设计人员根据具体设计的要求进行选择。
A7.2、累计外形修正的次数；
若有一次满足气动力矩可承受的最大值条件，则累计次数清零。
A7.3、在每次修正外形前，判断外形修正的次数是否大于迭代次数阈值，若大于则不再对外形进行修正，进行步骤A7.4，若不大于迭代次数阈值，则对外形进行修正后返回第三步；
外形修正以减小悬浮橇车的气动力矩为目的。
A7.4、将所有的数值仿真方法得到的悬浮橇车气动阻力、升力及气动力矩通过优化目标函数，得到优化目标函数值；
A7.5、从步骤A7.4得到的优化目标函数值中选取最小值，根据对应与优化目标函数值最小值的气动力矩对悬浮系统进行调整，返回第二步，重新开始设计悬浮橇车。
对悬浮系统调整的目的是增大气动力矩可承受的最大值，本领域技术人员根据悬浮系统原理和结构，可采用不同方式对悬浮系统进调整，只要能达到增大气动力矩可承受最大值的目的即可。
第八步，对悬浮橇车的外形进行修正，返回第三步；
对悬浮橇车的外形进行修正，减小悬浮橇车的升力，具体修正措施可参考现有关于高速运动物体气动外形设计。
进一步，如同第七步中在设计可能出现，经过多次外形修正迭代，都得不到满足升力可承受最大值条件的悬浮橇车外形，有可能是悬浮系统设计不合理，需要对悬浮系统进行修改，使设计得以继续。
具体如下：
A8.1、确定由于升力不满足升力可承受的最大值条件时，悬浮橇车的外形修正迭代的迭代次数阈值；
迭代次数阈值的确定根据具体情况进行确定，一般工程设计中选择20次左右，迭代次数阈值越大，可迭代的次数就越多，设计人员根据具体设计的要求进行选择。
A8.2、累计外形修正的次数；
若有一次满足升力可承受的最大值条件，则累计次数清零。
A8.3、在每次修正外形前，判断外形修正的次数是否大于迭代次数阈值，若大于则不再对外形进行修正，进行步骤A8.4，若不大于迭代次数阈值，则对外形进行修正后返回第三步；
外形修正以减小悬浮橇车的升力为目的。
A8.4、将所有的数值仿真方法得到的悬浮橇车气动阻力、升力及气动力矩通过优化目标函数，得到优化目标函数值；
A8.5、从步骤A8.4得到的优化目标函数值中选取最小值，根据对应与优化目标函数值最小值的升力对悬浮系统进行调整，返回第二步，重新开始设计悬浮橇车。
对悬浮系统调整的目的是增大升力可承受的最大值，本领域技术人员根据悬浮系统原理和结构，可采用不同方式对悬浮系统进调整，只要能达到增大升力可承受最大值的目的即可。
第九步，对悬浮橇车的外形进行修正，返回第三步；
对悬浮橇车的外形进行修正，减小悬浮橇车的气动阻力，具体修正措施可参考现有关于高速运动物体气动外形设计。
进一步，如同第七步中在设计可能出现，经过多次外形修正迭代，都得不到满足气动阻力可承受最大值条件的悬浮橇车外形，有可能是试验装置的推进系统设计不合理，需要对推进系统进行修改，使设计得以继续。
具体如下：
A9.1、确定由于气动阻力不满足气动阻力可承受的最大值条件时，悬浮橇车的外形修正迭代的迭代次数阈值；
迭代次数阈值的确定根据具体情况进行确定，一般工程设计中选择20次左右，迭代次数阈值越大，可迭代的次数就越多，设计人员根据具体设计的要求进行选择。
A9.2、累计外形修正的次数；
若有一次满足气动阻力可承受的最大值条件，则累计次数清零。
A9.3、在每次修正外形前，判断外形修正的次数是否大于迭代次数阈值，若大于则不再对外形进行修正，进行步骤A9.4，若不大于迭代次数阈值，则对外形进行修正后返回第三步；
外形修正以减小悬浮橇车的气动阻力为目的。
A9.4、将所有的数值仿真方法得到的悬浮橇车气动阻力、升力及气动力矩通过优化目标函数，得到优化目标函数值；
A9.5、从步骤A9.4得到的优化目标函数值中选取最小值，根据对应与优化目标函数值最小值的空气阻力对推进系统进行调整，返回第二步，重新开始设计悬浮橇车。
对推进系统调整的目的是增大气动阻力可承受的最大值，本领域技术人员根据推进系统原理和结构，可采用不同方式对推进系统进调整，只要能达到增大气动阻力可承受最大值的目的即可。
第七、八、九步的优化目标函数为本领域公知技术，可以采用一阶函数、二阶函数等，本领域技术人员可以根据具体情况进行选择，三个步骤中的优化目标函数可以相同也可不同，优化目标函数是以气动阻力、升力及气动力矩为变量。
进一步，步骤A7.4、A8.4、A9.4的优化目标函数是以k1M％、k2FS％、k3FZ％为变量的函数，其中k1为气动力矩系数、k2为升力系数、k3气动阻力系数，k1>k2>k3且k1+k2+k3＝1，M为数值仿真方法得到的悬浮橇车气动力矩，Mmax为气动力矩可承受的最大值；FS为数值仿真方法得到的悬浮橇车升力，FSmax为升力可承受的最大值；FZ为数值仿真方法得到的悬浮橇车气动阻力，FZmax为气动阻力可承受的最大值。
第十步，设计结束。
一种采用上述设计方法得到的悬浮试验装置，包括悬浮系统、推进系统和悬浮橇车。
所述的悬浮系统包括悬浮轨道和安装于悬浮橇车上的悬浮结构，根据采用的悬浮种类不同，可采用电动悬浮系统或磁悬浮系统，磁悬浮系统可以为电磁悬浮系统或永磁悬浮系统。
所述的推进系统采用直线电机，其中包括同步直线电机和感应直线电机，同步直线电机在高速情况下具有效率高的特点，更适合高速推进。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)本发明采用特殊的悬浮橇车设计方法，通过对设计步骤综合设置，降低设计周期，使设计后的悬浮橇车能够满足试验要求，避免由于橇车原因造成试验无法进行，从而重复设计试验装置；
(2)采用本发明设计方法得到的橇车，能有效降低橇车气动负载，提高试验装置稳定性；
(3)本发明橇车设计中还进一步确定了外形优化的收敛，进一步较低了设计时间成本；
(4)本发明试验装置采用独特的橇车设计，提高试验装置稳定性和试验安全性。
附图说明
图1为本发明设计流程图；
图2为本发明悬浮试验装置结构示意图(侧视图)；
图3为本发明悬浮试验装置结构示意图(俯视图)；
图4为本发明悬浮试验装置结构示意图(侧视图)。
具体实施方式
下面结合具体实例及附图对本发明进行详细说明。
如图2、3、4所示，本发明提供一种悬浮试验装置，包括悬浮橇车1、悬浮系统2和推进系统3。悬浮系统2包括路基22和轨道系统21，轨道系统21包括悬浮轨道和安装于悬浮橇车上的悬浮结构。
如图1所示，本发明还提供一种悬浮试验装置设计方法，通过以下步骤实现：
1、根据试验目的，设计悬浮系统和推进系统
本实例采用磁悬浮系统，轨道系统21包括安装在路基22上橇车下方两侧的永磁体轨道和安装于悬浮橇车上的超导磁体。路基22采用U型设计，底部安装永磁体轨道，两侧可以防止橇车脱轨，降低风险。本实例中永磁体轨道长度400m，宽度1m，悬浮橇车下表面距离轨道表面距离0.0200m。
推进系统3采用直线电机，推进力F 44200N，考虑到试验中设计橇车最大加速度为10g，橇车及载荷总重为400kg，因此可承受的气动阻力f<F-ma，即f＝44200-400*10*9.8＝5000N。
2、根据步骤1中悬浮系统和推进系统，确定悬浮橇车的尺寸约束和升力、气动力矩及气动阻力可承受的最大值。
悬浮橇车的尺寸约束：橇车宽度不大于0.96m，长度不大于5m，高度不超过1m。
本实例中悬浮橇车能够承受的气动阻力最大值为5000N，升力最大值为6000N，俯仰力矩最大值为1000Nm(气动力矩分为俯仰、偏航、滚转，但由于橇车对称设计，偏航和滚转力矩接近0，在本试验中忽略不计，本试验中的气动力矩可以用俯仰力矩代替)。
3、初步确定悬浮橇车结构外形
依据相关尺寸约束，构建橇车结构外形，如图4所示，橇车头部采用尖锥流线形，减小气动阻力，同时橇车头部适当下偏，前缘端点位置高度约占橇车高度小于45％，减小地面效应对其产生的升力特性，橇车尾部进行收敛，抑制分离流动的产生，减小阻力及分离流产生的非定常气动力。
4、采用CFD数值仿真计算方法，开展全速度包络，多状态参数下(悬浮高度、橇车上装载任务载荷情况等)橇车的气动特性分析，得到橇车气动阻力、升力及气动力矩情况。
本实例中速度包络为0～1000km/h，试验时速度步进为200km/h，悬浮高度为0.02m，装载任务载荷400kg。
速度范围越大，步进选择越小，需要分析的状态就越多，本领域技术人员根据实际试验设计进行选择。
表1、2给出了部分CFD数值仿真数据(步骤3初始外形在如表1的试验条件下，得到如表2的气动特性)。
表1
表2
气动阻力 升力 气动力矩(俯仰)
试验条件1 800N 1000N 100Nm
试验条件2 2000N 3000N 300Nm
试验条件3 3500N 4000N 600Nm
试验条件4 5500N 6000N 900Nm
试验条件5 8000N 7500N 1300Nm
5、气动力矩判断
步骤4中得到的气动力矩与步骤2中确定的气动力矩可承受的最大值相比，没有满足气动力矩都小于等于气动力矩的可承受的最大值，对橇车初始外形进行调整，减少其气动力矩，再返回步骤4重新进行迭代计算，重新判断气动力矩是否满足小于等于气动力矩的可承受的最大值。
为减少设计时间成本，对外形优化进行的收敛，本实例中迭代次数门限为20次，若在20次能满足小于等于气动力矩的可承受的最大值，则进行升力判断，若是在迭代20次后，仍不能满足，则对所有迭代次数中得到各个试验条件下的气动特性进行通过优化目标函数，得到优化目标函数值。
本实例中在20次迭代后仍不满足，确定以k1M％、k2FS％、k3FZ％为变量的优化目标函数f＝k1M％+k2FS％+k3FZ％，本领域技术人员可以根据自身需要，选择合适的变量和优化目标函数。
k1为气动力矩系数，本实例中选择0.5，k2为升力系数，本实例中选择0.3，k3气动阻力系数，本实例中选择0.2，M为数值仿真方法得到的悬浮橇车气动力矩，Mmax为气动力矩可承受的最大值；FS为数值仿真方法得到的悬浮橇车升力，FSmax为升力可承受的最大值；FZ为数值仿真方法得到的悬浮橇车气动阻力，FZmax为气动阻力可承受的最大值。
从所有的优化目标函数值中选取最小值，根据对应与优化目标函数值最小值的气动力矩对悬浮系统进行调整(通过增强磁场强度或增大磁体尺寸等手段)，以增大气动力矩可承受最大值，再返回步骤2，重新进行设计，本实例中悬浮橇车能够承受的俯仰力矩最大值从1000Nm增加到了1300Nm，能够承受的升力最大值为7000N。
再经过步骤3、4、5，迭代10次(在迭代次数门限范围内)后，满足气动力矩都小于等于气动力矩的可承受的最大值，进行升力判断。
6、升力判断
步骤4中得到的升力与步骤2中确定的升力可承受的最大值相比，没有满足升力都小于等于升力的可承受的最大值，对步骤5满足条件的橇车外形进行调整，减少其升力，再返回步骤4重新进行迭代计算，重新判断升力是否满足小于等于升力的可承受的最大值。
同步骤5一样，对外形优化进行的收敛，本实例中，迭代5次即满足了升力都小于等于升力的可承受的最大值，进行气动阻力的判断，若在次数门限内没有满足条件，对所有迭代次数(升力判断过程中进行的迭代)中得到各个试验条件下的气动特性进行通过优化目标函数，得到优化目标函数值，具体参见步骤5中记载的方法，只是在对悬浮系统进行调整时，以增大升力可承受最大值为目的。
7、气动阻力判断
步骤4中得到的气动阻力与步骤2中确定的气动阻力可承受的最大值相比，没有满足气动阻力都小于等于升力的可承受的最大值，对步骤6满足条件的橇车外形进行调整，减少其气动阻力，再返回步骤4重新进行迭代计算，重新判断气动阻力是否满足小于等于气动阻力的可承受的最大值。
同步骤5一样，对外形优化进行的收敛，本实例中，迭代3次即满足了气动阻力都小于等于气动阻力的可承受的最大值，完成橇车的外形设计，若在次数门限内没有满足条件，对所有迭代次数(气动阻力判断过程中进行的迭代)中得到各个试验条件下的气动特性进行通过优化目标函数，得到优化目标函数值，具体参见步骤5中记载的方法，只是对推进系统进行调整，而非对悬浮系统进行调整，对推进系统进行调整时，以增大气动阻力可承受最大值为目的。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (10)

1.一种悬浮试验装置的设计方法，其特征在于，通过以下步骤实现：
第一步，设计悬浮系统和推进系统；
第二步，设计悬浮橇车的初始外形；
第三步，采用数值仿真方法，开展全试验速度包络、多状态参数下悬浮橇车的气动特性分析，得到悬浮橇车气动阻力、升力及气动力矩；
第四步，气动力矩判断，
将第三步得到的全试验速度包络、多状态参数下悬浮橇车的气动力矩与悬浮系统确定的悬浮橇车气动力矩可承受的最大值进行对比，若所有气动力矩都小于等于气动力矩可承受的最大值，则转入第五步，否则转入第七步；
第五步，升力判断
将第三步得到的全试验速度包络、多状态参数下悬浮橇车的升力与悬浮系统确定的悬浮橇车升力可承受的最大值进行对比，若所有升力都小于等于升力可承受的最大值，则转入第六步，否则转入第八步；
第六步，气动阻力判断，
将第三步得到的全试验速度包络、多状态参数下悬浮橇车的气动阻力与推进系统确定的悬浮橇车气动阻力可承受的最大值进行对比，若所有气动阻力都小于等于气动阻力的可承受的最大值，则转入第十步，否则转入第九步；
第七步，对悬浮橇车的外形进行修正，减小悬浮橇车的气动力矩，返回第三步；
第八步，对悬浮橇车的外形进行修正，减小悬浮橇车的升力，返回第三步；
第九步，对悬浮橇车的外形进行修正，减小悬浮橇车的气动阻力，返回第三步；
第十步，设计结束。
2.根据权利要求1所述的一种悬浮试验装置的设计方法，其特征在于：所述第七步中采用如下收敛设计，
A7.1、确定由于气动力矩不满足气动力矩可承受的最大值条件时，悬浮橇车的外形修正迭代的迭代次数阈值；
A7.2、累计外形修正的次数；
A7.3、在每次修正外形前，判断外形修正的次数是否大于迭代次数阈值，若大于则不再对外形进行修正，进行步骤A7.4，若不大于迭代次数阈值，则对外形进行修正后返回第三步；
A7.4、将所有的数值仿真方法得到的悬浮橇车气动阻力、升力及气动力矩通过优化目标函数，得到优化目标函数值；
A7.5、从步骤A7.4得到的优化目标函数值中选取最小值，根据对应与优化目标函数值最小值的气动力矩对悬浮系统进行调整，返回第二步，重新开始设计悬浮橇车。
3.根据权利要求1所述的一种悬浮试验装置的设计方法，其特征在于：所述第八步中采用如下收敛设计，
A8.1、确定由于升力不满足升力可承受的最大值条件时，悬浮橇车的外形修正迭代的迭代次数阈值；
A8.2、累计外形修正的次数；
A8.3、在每次修正外形前，判断外形修正的次数是否大于迭代次数阈值，若大于则不再对外形进行修正，进行步骤A8.4，若不大于迭代次数阈值，则对外形进行修正后返回第三步；
A8.4、将所有的数值仿真方法得到的悬浮橇车气动阻力、升力及气动力矩通过优化目标函数，得到优化目标函数值；
A8.5、从步骤A8.4得到的优化目标函数值中选取最小值，根据对应与优化目标函数值最小值的升力对悬浮系统进行调整，返回第二步，重新开始设计悬浮橇车。
4.根据权利要求1所述的一种悬浮试验装置的设计方法，其特征在于：所述第九步中采用如下收敛设计，
A9.1、确定由于气动阻力不满足气动阻力可承受的最大值条件时，悬浮橇车的外形修正迭代的迭代次数阈值；
A9.2、累计外形修正的次数；
A9.3、在每次修正外形前，判断外形修正的次数是否大于迭代次数阈值，若大于则不再对外形进行修正，进行步骤A9.4，若不大于迭代次数阈值，则对外形进行修正后返回第三步；
A9.4、将所有的数值仿真方法得到的悬浮橇车气动阻力、升力及气动力矩通过优化目标函数，得到优化目标函数值；
A9.5、从步骤A9.4得到的优化目标函数值中选取最小值，根据对应与优化目标函数值最小值的空气阻力对推进系统进行调整，返回第二步，重新开始设计悬浮橇车。
5.根据权利要求2、3和4所述的一种悬浮试验装置的设计方法，其特征在于：所述的优化目标函数以气动阻力、升力及气动力矩为变量。
6.根据权利要求5所述的一种悬浮试验装置的设计方法，其特征在于：所述第七、八、九步中优化目标函数相同或不同。
7.根据权利要求5所述的一种悬浮试验装置的设计方法，其特征在于：所述第七、八、九步中的优化目标函数是以k1M％、k2FS％、k3FZ％为变量的函数，其中k1为气动力矩系数、k2为升力系数、k3气动阻力系数，k1>k2>k3且k1+k2+k3＝1，M为数值仿真方法得到的悬浮橇车气动力矩，Mmax为气动力矩可承受的最大值；FS为数值仿真方法得到的悬浮橇车升力，FSmax为升力可承受的最大值；FZ为数值仿真方法得到的悬浮橇车气动阻力，FZmax为气动阻力可承受的最大值。
8.根据权利要求5所述的一种悬浮试验装置的设计方法，其特征在于：所述的迭代次数阈值不大于20次。
9.根据权利要求1所述的一种悬浮试验装置的设计方法，其特征在于：所述第二步中根据悬浮橇车的设计尺寸约束，设计悬浮橇车的初始外形，悬浮橇车的设计尺寸约束根据悬浮试验的悬浮系统确定。
10.一种悬浮试验装置，包括悬浮系统、推进系统和悬浮橇车，其特征在于：采用权利要求1-4所述的设计方法得到的。
CN201810413661.5A 2018-05-03 2018-05-03 一种悬浮试验装置及设计方法 Active CN110442886B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810413661.5A CN110442886B (zh) 2018-05-03 2018-05-03 一种悬浮试验装置及设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810413661.5A CN110442886B (zh) 2018-05-03 2018-05-03 一种悬浮试验装置及设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110442886A true CN110442886A (zh) 2019-11-12
CN110442886B CN110442886B (zh) 2023-05-16

Family

ID=68427798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810413661.5A Active CN110442886B (zh) 2018-05-03 2018-05-03 一种悬浮试验装置及设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110442886B (zh)

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6553333B1 (en) * 2000-05-31 2003-04-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force System and method for calculating aerodynamic performance of tilting wing aircraft
CN1530250A (zh) * 2003-03-16 2004-09-22 骁 李 汽车尾部排气减阻方案
CN101290636A (zh) * 2007-04-18 2008-10-22 上海磁浮交通工程技术研究中心 高速列车车头优化设计方法
CN102087670A (zh) * 2009-12-02 2011-06-08 李维佳 基于多体动力学的汽车悬架与减振系统仿真试验及设计平台
CN102789539A (zh) * 2012-05-21 2012-11-21 北京理工大学 一种飞行器升力面结构优化设计方法
CN102923304A (zh) * 2012-11-21 2013-02-13 李先强 升力振翼器
CN103488814A (zh) * 2013-08-16 2014-01-01 北京航空航天大学 一种适用于再入飞行器姿态控制的闭环仿真系统
JP2014148814A (ja) * 2013-01-31 2014-08-21 Railway Technical Research Institute 設計支援方法、プログラムおよび設計支援装置
US20140372082A1 (en) * 2000-12-01 2014-12-18 Aleksandr I. KAMENOMOSTSKIY Tool for optimized thin wall profile member (tpm) and tpm-panel design and selection
CN104504255A (zh) * 2014-12-11 2015-04-08 北京航天控制仪器研究所 一种螺旋翼升力和阻力力矩的确定方法
CN105205208A (zh) * 2015-08-19 2015-12-30 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 一种飞机机翼型架外形设计方法
CN105426639A (zh) * 2015-12-25 2016-03-23 北京经纬恒润科技有限公司 一种六自由度数学仿真模型的仿真系统及方法
JP2016137514A (ja) * 2015-01-28 2016-08-04 株式会社Ｊｓｏｌ 絞りビード付プレス成形時のリフトアップ力の算出方法、並びにリフトアップ力を用いたプレス成形解析システム及びプログラム
CN107203220A (zh) * 2017-05-27 2017-09-26 上海交通大学 扑翼飞行器飞行控制方法及系统
CN107651027A (zh) * 2017-10-30 2018-02-02 吉林大学 一种基于等离子体激励的汽车尾部分离流控制方法及减阻装置
CN107729639A (zh) * 2017-10-10 2018-02-23 东莞理工学院 一种仿蜂鸟扑翼微型飞行器悬飞下翅翼的设计方法

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6553333B1 (en) * 2000-05-31 2003-04-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force System and method for calculating aerodynamic performance of tilting wing aircraft
US20140372082A1 (en) * 2000-12-01 2014-12-18 Aleksandr I. KAMENOMOSTSKIY Tool for optimized thin wall profile member (tpm) and tpm-panel design and selection
CN1530250A (zh) * 2003-03-16 2004-09-22 骁 李 汽车尾部排气减阻方案
CN101290636A (zh) * 2007-04-18 2008-10-22 上海磁浮交通工程技术研究中心 高速列车车头优化设计方法
CN102087670A (zh) * 2009-12-02 2011-06-08 李维佳 基于多体动力学的汽车悬架与减振系统仿真试验及设计平台
CN102789539A (zh) * 2012-05-21 2012-11-21 北京理工大学 一种飞行器升力面结构优化设计方法
CN102923304A (zh) * 2012-11-21 2013-02-13 李先强 升力振翼器
JP2014148814A (ja) * 2013-01-31 2014-08-21 Railway Technical Research Institute 設計支援方法、プログラムおよび設計支援装置
CN103488814A (zh) * 2013-08-16 2014-01-01 北京航空航天大学 一种适用于再入飞行器姿态控制的闭环仿真系统
CN104504255A (zh) * 2014-12-11 2015-04-08 北京航天控制仪器研究所 一种螺旋翼升力和阻力力矩的确定方法
JP2016137514A (ja) * 2015-01-28 2016-08-04 株式会社Ｊｓｏｌ 絞りビード付プレス成形時のリフトアップ力の算出方法、並びにリフトアップ力を用いたプレス成形解析システム及びプログラム
CN105205208A (zh) * 2015-08-19 2015-12-30 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 一种飞机机翼型架外形设计方法
CN105426639A (zh) * 2015-12-25 2016-03-23 北京经纬恒润科技有限公司 一种六自由度数学仿真模型的仿真系统及方法
CN107203220A (zh) * 2017-05-27 2017-09-26 上海交通大学 扑翼飞行器飞行控制方法及系统
CN107729639A (zh) * 2017-10-10 2018-02-23 东莞理工学院 一种仿蜂鸟扑翼微型飞行器悬飞下翅翼的设计方法
CN107651027A (zh) * 2017-10-30 2018-02-02 吉林大学 一种基于等离子体激励的汽车尾部分离流控制方法及减阻装置

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LUO WEI DONG 等: ""Research about the arrangement of the lifted suspension under the minimum turning radius of tractors"", 《2011 INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRIC INFORMATION AND CONTROL ENGINEERING》 *
姚拴宝等: "基于Kriging代理模型的高速列车头型多目标优化设计", 《中国科学:技术科学》 *
姚曙光等: "国产磁浮列车外形气动性能分析", 《铁道机车车辆》 *
李杰等: "直升机机身气动外形的低阻优化设计", 《飞行力学》 *
王希靖等: "U型钢弯曲回弹试验及回弹规律数值分析", 《机床与液压》 *
王鹏等: "鱼雷外形多学科设计优化与仿真", 《系统仿真学报》 *
赵振宗等: "某SUV造型优化仿真分析", 《汽车实用技术》 *
马洋等: "基于代理模型技术的返回舱外形优化", 《航天返回与遥感》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110442886B (zh) 2023-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. A study of the influence of bogie cut outs' angles on the aerodynamic performance of a high-speed train
CN106202640B (zh) 日‑地三体引力场中的晕轨道航天器偏置轨道设计方法
CN108162995B (zh) 一种空气导流装置及利用其减小空气压差阻力的方法
Kwak et al. Optimum nose shape of a front-rear symmetric train for the reduction of the total aerodynamic drag
Sun et al. Aerodynamic shape optimization of an urban maglev train
Wu et al. Aerodynamic drag performance analysis of different types of high-speed train pantograph fairing
CN103723154B (zh) 一种真空管道交通车辆上翘式车头车尾结构
CN110442886A (zh) 一种悬浮试验装置及设计方法
Levin et al. Aerodynamic analysis of drag reduction devices on the underbody for SAAB 9-3 by using CFD
CN110442888A (zh) 一种悬浮橇车及设计方法
Zhang et al. Flow control for aerodynamic drag reduction of a high-speed train with diversion slots on bogie regions
Choromanski et al. Personal Rapid Transit—Computer Simulation Results and General Design Principles
CN115421426B (zh) 一种高速列车侧翼升力调控装置安装布置及协同控制方法
CN105117554B (zh) 高速轨道车辆一系垂向悬架最优阻尼比的设计方法
Xiao et al. Aerodynamic Development of the GAC ENO. 146 Concept
Li et al. Study on the aerodynamic performance of the high-speed train head with symmetrical and asymmetric nose shape
CN105160180B (zh) 高速轨道车辆二系垂向悬置最优阻尼比的解析计算方法
CN105138784B (zh) 高速轨道车辆座椅悬置最佳阻尼比的解析计算方法
Miller Hydrogen tube vehicle for supersonic transport: 2. Speed and energy
Zhang et al. Future technological development of rail transit
Mughal et al. Enhancement of Aerodynamic Performance of High Speed Train Through Nose Profile Design: A Computational Fluid Dynamics Approach
CN117436371B (zh) 装配风阻制动装置高速列车风阻制动效果评估方法
Liu et al. Adaptability Study of Maglev Vehicle Bogie Frame at 600 km/h
Xu et al. The effect of automobile tail shape on aerodynamic performance
Wang et al. Effects of Vehicle Numbers and Vehicle Types on Drag Reduction of Platoons with Different Front-Edge Radius

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant