客室内流场的参数化仿真方法、装置及列车的制作方法_3

文档序号:9489123阅读:来源:国知局
二次开发,实 现了工程建模软件GAMBIT自动建立车体网格模型及计算流体力学仿真软件FLUENT根据输 入流场参数值对车体网格模型客室内的流场进行数值仿真,不需要专业的技术人员就能完 成列车客室内流场的仿真分析计算,不仅节省了时间,而且减少了人为失误和计算分析过 程的重复性操作。
[0065] 图3为本发明提供的客室内流场的参数化仿真方法实施例三的流程示意图。本发 明实施例三是在上述实施例的基础上对图1所示实施例的进一步说明。如图3所示,本发 明实施例三提供的客室内流场的参数化仿真方法,包括:
[0066] 步骤301 :获取列车布局设计参数;
[0067] 步骤302 :记录并保存车体网格模型的建立过程,生成日志文件;
[0068] 现有技术中确定列车布局设计参数的过程,需要对数值分析结果进行重复处理, 计算过程繁琐,浪费时间。因此,本发明实施例通过TUI语言记录并保存车体网格模型的 建立过程,生成日志文件,通过改变日志文件中记录的列车布局设计参数,能够自动修改建 立的车体网格模型,便于后续对数值分析结果进行处理以及自动提取列车目标布局设计参 数。
[0069] 步骤303 :根据上述列车布局设计参数建立车体网格模型;
[0070] 步骤304 :获取车体网格模型客室内的流场参数值;
[0071] 步骤305 :根据流场参数值对车体网格模型客室内的流场进行分析,得到数值分 析结果;
[0072] 步骤306 :判断上述数值分析结果是否满足列车舒适度标准;若是,执行步骤307, 若否,执行步骤308 ;
[0073] 步骤307 :确定上述列车布局设计参数为列车目标布局设计参数;
[0074] 步骤308:调整日志文件中记录的列车布局设计参数,直到数值分析结果满足列 车舒适度标准,以确定出列车目标布局设计参数。
[0075] 由于上述日志文件中记录并保存了车体网格模型的建立过程,因此,当数值分析 结果不满足列车舒适度标准时,只需要调整日志文件中记录的列车设计参数,就可自动调 整生成的车体网格模型,进而仿真得到新的数值分析结果,直到新的数值分析结果满足列 车舒适度相关标准,最后确定出列车目标布局设计参数。
[0076] 步骤309 :根据列车目标布局设计参数设计列车空调和列车车体。
[0077]对于步骤301、步骤303至步骤307以及步骤309的详细操作步骤与图1所示实施 例一的实现流程一样,此处不再赘述。
[0078] 本发明实施例提供的客室内流场的参数化仿真方法,通过记录并保存车体网格模 型的建立过程生成日志文件,进而在后续调整列车布局设计参数时直接调整日志文件中记 载的列车布局设计参数,简化了计算过程,提高了仿真效率。
[0079] 可选的,在上述实施例提供的客室内流场的参数化仿真方法中,步骤104,也即,根 据流场参数值对车体网格模型客室内的流场进行分析,得到数值分析结果,具体包括:
[0080] 根据流场参数值,结合SMPLE对车体网格模型客室内的流场进行分析,得到数值 仿真结果。
[0081] 其中,数值仿真结果,包括:客室内的气流速度分布、客室内的温度分布。
[0082] 为了解决现有仿真方法中数值仿真计算需专业技术人员进行相关工作的问题,进 一步为了减少列车空调和列车车体设计脱节,提升列车产品设计效率,本发明实施例通过 固化人机交互平台的交互界面输入方式,设定数值仿真计算的相关流场参数值,并开发程 序驱动人机交互平台内的FLUENT软件自动进行仿真计算,使不熟悉数值仿真软件FLUENT 的工程人员也能够应用本发明提供的人机交互平台进行空调系统及列车车体的数值仿真 计算。
[0083] 根据流场参数值对车体网格模型客室内的流场进行分析,得到数值分析结果的计 算过程如下:
[0084] 采用求解压力親合方程的半隐式方法(Semi-ImplicitMethodfor Pressure-LinkedEquations,简称SIMPLE)对关于车体网格模型客室内的流场进行分析, 进而求解出关于车体网格模型的数值仿真结果。为了简化计算的复杂性,仿真分析处理的 过程中作如下假设:列车客室内的流体处于低速、稳态、湍流流动的状态,认为其是不可压 缩的流体;满足Boussinesq假设:认为流体密度的变化仅对动量方程中的浮升力产生影 响;并且,列车客室的门、窗、墙壁均满足设定的密闭性要求。
[0085] 在具体的计算方程中:列车客室内的流体满足质量守恒方程、动量守恒方程:
[0086]具体的,质量守恒方程参见方程(1),动量守恒方程参见方程(2)、方程(3)和方程 (4):
[0091] 对车体网格模型客室内的流场进行仿真分析时,涉及到的紊流模型描述方程如 下,具体的紊动能方程为方程(5),紊动耗散率方程为方程(6):
[0099] 其中:u、v、w :分别为速度在X、y、z坐标方向上的分量(m/s);
[0100] p:为流场压力(Pa);
[0101] P:为客室内的空气密度(kg/m3);
[0102] μ:为动力粘度系数(Pa·s);
[0103] μt:为紊流粘度系数(Pa·s);
[0104] k:为紊流动能(J/kg);
[0105] ε:为紊流动能耗散率(m2/s3);
[0106] Sz:浮升力;
[0107] 〇k,σE:均为经验常数,取值分别为 1.44,1.92,0.09,1.0,1.3。
[0108] 上述公式都是商业软件计算中用到的公式,本发明不对此进行限定。
[0109] 本发明实施例得到的数值仿真结果,包括:客室内的气流速度分布、客室内的温度 分布。
[0110] 本发明实施例提供的客室内流场的参数化仿真方法,利用人机交互平台对数值分 析结果进行自动处理,得到了数值分析结果包括的特征图像(客室内典型截面速度、温度 分布图)和相关数据(出风口风量、排风口风量、进风口风量、车内典型位置温度、速度)的 自动提取,将其与列车舒适度标准进行比较,形成报告文件,便于后续分析。
[0111] 图4为本发明提供的客室内流场的参数化仿真装置实施例一的结构示意图。如图 4所示,本发明实施例一提供的客室内流场的参数化仿真装置,包括:
[0112] 获取模块401,用于获取列车布局设计参数;
[0113] 列车布局设计参数,包括:列车的外形尺寸、列车进风口的位置和尺寸、列车回风 口的位置和尺寸、列车排风口位置的和尺寸、列车空调风道内导流板的位置和尺寸。
[0114] 建模模块402,用于根据列车布局设计参数建立车体网格模型;
[0115] 上述获取模块401,还用于获取车体网格模型客室内的流场参数值;
[0116] 处理模块403,用于根据上述流场参数值对车体网格模型客室内的流场进行分析, 得到数值分析结果;
[0117] 判断模块404,用于判断数值分析结果是否满足列车舒适度标准;
[0118] 确定模块405,用于在数值分析结果满足列车舒适度标准时,确定列车布局设计参 数为列车目标布局设计参数;
[0119] 调整模块406,用于调整列车布局设计参数,直到数值
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