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原文传递气动悬浮列车地面效应研究

论文题名：	气动悬浮列车地面效应研究
关键词：	气动悬浮列车;地面效应;遗传算法;风洞实验
摘要：	随着能源消耗加剧以及非清洁能源所带来的环境污染逐步严重，各国已着手研究新能源技术应对能源枯竭的问题。自从第一辆采用内燃机提供动力的轮式车辆在世界上问世，车辆在给人类社会带来便利的同时也预告着能源消耗问题在未来将越来越严重，轮式车辆经过百年发展依然摆脱不了对传统能源的消耗，同时由于人类社会中车辆保有量的增大，车辆所消耗的大量能源造成的环境污染也越来越严重。车辆的发展表明了人类社会的前进，但传统轮式车辆巨大的能源消耗是制约其深入发展的瓶颈之一。因此，技术发达国家从认识到能源问题时就已经开始研究新型清洁能源高速列车。磁悬浮列车是世界各国研制最早的新型列车之一，但由于其效率低下逐渐退出世界舞台，另外，美国、德国等国家也在研制水下列车。气动悬浮列车由日本提出并展开相关研究。　　气动悬浮列车是一种利用空气动力原理的创新型高速列车，其利用带车翼的列车行驶在距离地面上方空间一定距离时所产生WIG（Wing-In-Ground）现象而悬浮飞行的列车。完整的气动悬浮列车系统由列车系统（包括机翼部分、动力部分以及乘用舱等部分组成）、行驶轨道系统、计算机辅助系统等组成；列车动力系统能源将采用清洁的风能资源，因此气动悬浮列车是一种创新性清洁能源列车。气动悬浮列车具有升阻比大，运输效率高，航程远和全程使用清洁能源等优点，其基本原理为机翼地面效应（Wing-In-Groungd），因此机翼地面效应是气动悬浮列车研究的重点。　　本研究参考日本东北大学对气动悬浮列车相关研究理论，对其机翼以及整车地面效应进行了深入研究。论文先根据机翼地面效应原理对所选机翼翼型利用遗传算法进行优化，翼型优化时考虑地面效应对机翼翼型气动特性以及流场特性的影响，通过分析得出优化后翼型攻角和离地间隙对气动特性的影响规律，并以最大升阻比为目标参数得出该优化后翼型最佳攻角及离地间隙范围；再以优化后翼型为基础建立了三维机翼模型，对其地面效应以及在地面效应下的失速特性进行了研究分析，分析表明三维机翼由于翼尖涡等因素造成流场特性与二维翼型有所不同，但在地面效应下攻角和离地间隙对气动特性的影响与二维机翼基本吻合；最后本文构建了气动悬浮列车研究模型，该研究模型保留气动悬浮列车大部分空气动力学特征，其中省去了动力系统、车轮等，利用数值模拟以及风洞实验的方法对气动悬浮列车研究模型进行空气动力学分析，得出了在地面效应下不同攻角的气动特性以及机翼表面流场特性。本文气动悬浮列车数值模拟在重庆理工大学计算机工作站群中完成，风洞实验在吉林大学风洞实验中心完成。
作者：	阎志刚
专业：	车辆工程
导师：	赖晨光
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文