【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工程，尤其涉及一种横向气动性能预测的列车横截面构型设计方法及系统。
技术介绍
1、随着工程技术的快速发展，高速列车的行驶速度也越来越快，伴随着高速列车速度的提升，行驶过程中遇到大风的情况越来越多，高速列车在大风环境下运行时，风致倾覆是主要面临的安全风险形式，因此，在高速列车研发设计过程中，如何准确快速高效的评价高速列车的抗倾覆性能以及获得临界倾覆风速对于高速列车的抗风性能提升设计至关重要。在大风环境下，高速列车横向气动性能预测的关键是气动外形的参数化构型，尤其是横向力、升力以及倾覆力矩这三项对高速列车倾覆安全影响最为显著，而这三项均与高速列车车体的横截面构型关系密切，因此，如何快速、准确、高效的对高速列车车体横截面构型尤为重要。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种横向气动性能预测的列车横截面构型设计方法及系统，以解决现有的高速列车车体横截面构型方式存在准确度较低的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术通过如下的技术方案来实现：
3、第一方面，本专利技术提供一种横向气动性能预测的列车横截面构型设计方法，包括：
4、获取目标高速列车的几何参数和运动姿态参数，基于所述几何参数和所述运动姿态参数定义目标高速列车的横截面几何原点和节点矢量；
5、基于节点定义控制点矢量，并根据节点矢量和控制点矢量构建目标高速列车的横截面几何轮廓模型；
6、构建三维几何模型，并对三维几何模型进行求解得到不同风速、车速以及几何参数和运
7、基于所述列车气动载荷系数建立大风环境横向气动性能的训练数据集和测试数据集；
8、构建学习模型，通过训练数据集和测试数据集对学习模型进行优化，并通过优化后的学习模型建立风速、车速、横截面集几何参数与列车气动载荷系数的最优映射关系。
9、可选的，所述目标高速列车的几何参数包括：车体高度、车体几何中心距离轨平面高度、车体几何中心底板高度、车体宽度、车体顶、底部拐角、车体侧墙拐角、车体顶、底部拐角边长。
10、可选的，所述目标高速列车的运动姿态参数为：在大风环境下运行时车体相对于轨道中心线的偏转角。
11、可选的，所述根据节点矢量和控制点矢量构建目标高速列车的横截面几何轮廓模型，包括：
12、节点矢量为：{ji}＝[j0,j1,…,j5,j6]；
13、控制点矢量为：{ki}＝[k0,k1,k2,k3]；
14、基于节点矢量和控制点矢量构建横截面几何轮廓模型为：
15、
16、其中，是关于节点矢量{ji}＝[j0,j1,…,j5,j6]的p次b样条基函数，控制点ki对应的b样条函数为
17、可选的，所述对三维几何模型进行求解得到不同风速、车速以及几何参数和运动姿态参数下的列车气动载荷系数，包括：
18、对三维几何模型进行网格离散、边界条件设置，并进行计算流体力学数值求解，得到不同风速、车速以及几何参数和运动姿态参数下的列车气动载荷系数，其中，列车气动载荷系数包括：横向力系数、升力系数以及倾覆力矩系数。
19、第二方面，本申请实施例提供一种横向气动性能预测的列车横截面构型设计系统，包括处理器、存储器；
20、存储器，用于存放计算机程序；
21、处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现第一方面中任一所述的方法步骤。
22、有益效果：
23、本专利技术提供的横向气动性能预测的列车横截面构型设计方法，获取目标高速列车的几何参数和运动姿态参数，基于几何参数和运动姿态参数定义目标高速列车的横截面几何原点和节点矢量；基于节点定义控制点矢量，并根据节点矢量和控制点矢量构建目标高速列车的横截面几何轮廓模型；构建三维几何模型，并对三维几何模型进行求解得到不同风速、车速以及几何参数和运动姿态参数下的列车气动载荷系数；基于列车气动载荷系数建立大风环境横向气动性能的训练数据集和测试数据集；构建学习模型，通过训练数据集和测试数据集对学习模型进行优化，并通过优化后的学习模型建立风速、车速、横截面集几何参数与列车气动载荷系数的最优映射关系；通过上述方法能够更加准确、高效的进行高速列车车体横截面构型的参数化方法。
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1.一种横向气动性能预测的列车横截面构型设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的横向气动性能预测的列车横截面构型设计方法，其特征在于，所述目标高速列车的几何参数包括：车体高度，车体几何中心距离轨平面高度，车体几何中心底板高度，车体宽度，车体顶、底部拐角，车体侧墙拐角，车体顶、底部拐角边长。
3.根据权利要求1所述的横向气动性能预测的列车横截面构型设计方法，其特征在于，所述目标高速列车的运动姿态参数为：在大风环境下运行时车体相对于轨道中心线的偏转角。
4.根据权利要求1所述的横向气动性能预测的列车横截面构型设计方法，其特征在于，所述根据节点矢量和控制点矢量构建目标高速列车的横截面几何轮廓模型，包括：
5.根据权利要求1所述的横向气动性能预测的列车横截面构型设计方法，其特征在于，所述对三维几何模型进行求解得到不同风速、车速以及几何参数和运动姿态参数下的列车气动载荷系数，包括：
6.一种横向气动性能预测的列车横截面构型设计系统，其特征在于，包括处理器、存储器；
【技术特征摘要】
1.一种横向气动性能预测的列车横截面构型设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的横向气动性能预测的列车横截面构型设计方法，其特征在于，所述目标高速列车的几何参数包括：车体高度，车体几何中心距离轨平面高度，车体几何中心底板高度，车体宽度，车体顶、底部拐角，车体侧墙拐角，车体顶、底部拐角边长。
3.根据权利要求1所述的横向气动性能预测的列车横截面构型设计方法，其特征在于，所述目标高速列车的运动姿态参数为：在大风环境下运行时车体相对于...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘东润，钟睦，鲁寨军，王田天，李田，施冲，周伟，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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