[发明专利]高速列车车头优化设计方法

权利要求书

1.一种高速列车车头优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)建立高速列车车头的参数化模型，其中包括描绘列车的头部形状的 三条主控制型线和两条辅助控制型线，所述三条主控制型线包括纵向对称 面最大控制型线、俯视最大控制型线和车体截面外廓型线，所述两条辅助 控制型线使车头背部和侧面光滑连接，所述纵向对称面最大控制型线主要 控制列车的阻力，所述俯视最大控制型线主要控制列车的会车压力波，所 述车体截面外廓型线保持与现有的高速列车相同；

(2)纵向对称面最大控制型线和俯视最大控制型线用二次曲线来表示， 每条二次曲线用3个参数来控制，所述3个参数分别是列车头部长度、角 度和形状参数，纵向对称面最大控制型线和俯视最大控制型线共由6个参 数控制，根据现有高速列车车头的外形，对这6个参数选取合理的变化范 围，并取具体数值，分别对纵向对称面最大控制型线和俯视最大控制型线 的参数排列组合，列出数据设计表；

(3)根据所述设计表中的参数，利用计算流体动力学(CFD)软件分别 对纵向对称面最大控制型线和俯视最大控制型线的试验方案进行二维流动 计算，对纵向对称面最大控制型线的试验方案计算阻力，选取使得阻力系 数最小的参数值作为纵向对称面最大控制型线的参数，对俯视最大控制型 线的试验方案计算会车压力波的幅值，选取使得会车压力波的幅值最小的 参数值作为俯视最大控制型线的参数；

(4)根据所选取的纵向对称面最大控制型线和俯视最大控制型线的参 数，结合车体截面外廓型线通过无限插值得到Coons曲面，根据需要增加 辅助控制型线数量对Coons曲面进行必要的修改，确定三维高速列车车头 模型；

(5)对三维高速列车车头模型开展三维流动计算，计算得到的阻力与现 有的高速列车相比，验证阻力是否减小，如果是，则设计完成；如果不是， 再回到第(2)步，更改6个参数的变化范围，重复第(3)步到第(5)步。

2.根据权利要求1所述的高速列车车头优化设计方法，其特征在于， 步骤(3)中对于纵向对称面最大控制型线除计算阻力外，还计算升力，确 定根据选取的参数所计算的升力是否在安全范围之内；如果比其它大多数 参数组合所得到的升力都小，则回到第(2)步重新确定参数范围。

3.根据权利要求1所述的高速列车车头优化设计方法，其特征在于， 所述步骤(2)中，列出的数据设计表为正交设计表或者均匀设计表，在步 骤(3)中，如果选取的参数组合未在正交设计表或者均匀设计表中出现， 则对所述选取的参数组合计算阻力，验证得到的阻力与其它参数组合计算 得到的阻力相比是否是最小的。

4.根据权利要求1所述的高速列车车头优化设计方法，其特征在于， 所述俯视最大控制型线的角度参数为90°。