超高速列车流线型头型多目标优化设计

为改善高速列车明线运行时的气动性能,建立高速列车流线型头型的多目标优化设计方法,以高速列车的整车气动阻力和头车最大表面声功率为优化目标,对流线型头型进行多目标自动优化设计。建立三车编组某新型超高速列车的参数化模型,提取头型的五个设计变量,采用ICEM CFD软件脚本文件对列车周围流场区域进行网格自动划分,采用FLUENT软件脚本文件对列车气动力和表面气动噪声源声功率进行自动计算,通过第二代非劣排序的遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm-II,NSGA-II)对设计变量进行自动更新,实现超高速列车头型的自动优化设计。优化完成后,对优化设计变量与优化目标的相关性进行分析,得到影响优化目标的关键设计变量。结果表明,各优化设计变量与两个优化目标的相关性相同,只是相关系数值不同。经过多目标优化设计,得到一系列的Pareto最优头型;与原型列车相比,优化后列车的整车气动阻力最多减小2.91%,头车最大表面声功率最多减小7.47%。