[发明专利]一种基于流固耦合的受电弓作动电机扭矩补偿量计算方法

权利要求书

1.一种基于流固耦合的受电弓作动电机扭矩补偿量计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：利用有限元分析软件ANSYS，建立流固耦合求解器；

S2：建立计算所需的物理空间模型、列车运行所经过的隧道模型、列车模型以及受电弓结构模型；

S3：对所述物理空间模型内的空气流体进行流体分析；

S4：对所述受电弓结构模型进行结构分析；

S5：根据所述流体分析和所述结构分析的数值模拟结果，计算受电弓作动装置电机扭矩补偿量；

其中，步骤S4，具体包括如下步骤：

S41：将所述受电弓结构模型载入Static Structural模块；

S42：在所述受电弓结构模型的表面生成网格，并添加对所述受电弓结构模型的受力约束条件；其中，所述受力约束条件为所述结构分析所需的边界条件；

S43：根据受电弓的真实结构和受电弓-车体连接方式，选择相应的约束方式，模拟受电弓结构的受力方式；

S44：在Static Structural模块中选择“输入载荷”，将得到的受电弓结构表面风压分布图在Static Structural模块中施加到受电弓结构表面；

S45：设置求解的目的为求解受电弓结构的等效应力和变形量，选择“Solve”按钮，进行求解计算，得到受电弓结构所受应力值及等效应力分布图；

步骤S5，具体包括如下步骤：

S51：根据计算得到的受电弓结构所受应力值及等效应力分布图，选取受电弓作动装置，输出所述受电弓作动装置的受力值；

S52：根据所述受电弓作动装置的受力值以及受电弓作动装置与电机的连接方式、连接结构，计算受电弓作动装置电机为抵消空气阻力变化对受流质量的影响而所需的扭矩补偿量。

2.如权利要求1所述的受电弓作动电机扭矩补偿量计算方法，其特征在于，步骤S1，利用有限元分析软件ANSYS，建立流固耦合求解器，具体包括如下步骤：

S11：在有限元分析软件ANSYS中，打开Workbench对话框，将Fluid Flow模块与StaticStructural模块连接，完成流固耦合求解器的软件环境设置。

3.如权利要求2所述的受电弓作动电机扭矩补偿量计算方法，其特征在于，步骤S3，对所述物理空间模型内的空气流体进行流体分析，具体包括如下步骤：

S31：在Fluid Flow模块中对由所述物理空间模型、所述隧道模型、所述列车模型以及所述受电弓结构模型组成的整体模型进行网格化，设置整体模型网格边界条件，将列车模型网格设置为动网格，将隧道模型壁面和物理空间模型壁面设置为固定网格，并对所述动网格的速度和方向加载UDF或Profile文件；

S32：在Fluid Flow模块中设置流体分析求解器，选择湍流模型和流场材料，设置所述动网格的时间步长和迭代次数，开始进行迭代；

S33：迭代完成后，保存流体分析求解结果，并使用结果后处理软件对所述流体分析求解结果进行查看和分析，得到受电弓结构表面风压分布图。