《基於代理模型的鐵路橋樑風屏障的防風效果最佳化研究》是依託西南交通大學，由向活躍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於代理模型的鐵路橋樑風屏障的防風效果最佳化研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：向活躍
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
風屏障的防風效果最佳化研究中多數未建立最佳化模型，部分基於靜止車輛氣動特性建立了近似的單變數最佳化模型，但車輛運動時，在不同車速及風速條件下，風屏障對頭車、中間車及尾車的防風效果有所差異，這給最佳化帶來較大困難。針對上述問題，以鐵路橋樑風屏障為例，採用移動車輛模型風洞試驗驗證設定後風屏障後車輛氣動特性的近似計算方法，明確車輛運動時風屏障防風效果最佳化的統一指標，發展風屏障防風效果最佳化的代理模型方法。在此基礎上，建立風屏障防風效果的多變數最佳化模型，明確最優的風屏障高度-透風率曲線，最佳化風屏障外形。預期研究成果兼具學術意義和實用價值。
結題摘要
以鐵路橋樑風屏障為研究對象，採用風洞試驗和數值模擬方法，研究了風屏障的防風性能，建立了風屏障最佳化模型，提出了基於自適應支持向量機的風屏障代理模型最佳化方法，風屏障參數進行了最佳化。主要內容包含以下幾個方面：1、提出了三套移動車輛模型試驗方案，並製作了其中一套移動車輛模型風洞試驗裝置，從測力時程的平穩性和試驗的可重複性等方面驗證了該裝置的可靠性。在此基礎上，考查了風屏障對運動車輛的防風效果，討論了風速、風向、風屏障高度等參數的影響。2、通過風屏障足尺節段風洞試驗，測試了在風屏障上風向和下風向的平均風剖面和湍流強度剖面，討論了風屏障開孔尺寸和開孔方式的影響。通過縮尺節段模型風洞試驗，考查了風屏障對雷諾數效應、風屏障透風率和高度的影響，分析了風屏障風荷載與車輛傾覆力矩係數間的關係。3、通過數值模擬方法研究了風屏障對高速列車周圍流場的影響，考查了風屏障小偏角條件下對運動車輛的防風效果。4、在支持向量機回歸模型中引入自適應抽樣策略，提出了基於代理模型的支持向量機參數選擇方法，建立了風屏障的最佳化模型，基於風洞試驗和數值模擬，分別對風屏障的高度、透風率、外形等進行了最佳化，提出基於遺傳算法和DEA多目標最佳化方法。得出以下主要結論：移動車輛模型風洞試驗裝置的測力結果具有較好可重複性和穩定性。風屏障在不同風偏角條件下對運動車輛的防風效果不一致，且存在一個最不利的風偏角，可作為風屏障最佳化的指標。設定屏障後明顯改變了車輛氣動力隨風偏角的變化規律，明顯改變了車輛周圍的流場分布。斜風對移動車輛的氣動特性影響較大，但對風屏障的防風效果影響較小。風屏障對車輛的防風效果與風屏障風荷載間存在顯著的相關性，多孔式的風屏障的縮尺模型難以滿足幾何相似性，試驗結果可能偏於不安全。代理模型最佳化方法可有效減少試驗樣本，得到試驗範圍內全局最優風屏障參數。研究成果兼具學術意義和實用價值。
