基于人工智能与组合激励的高阻汽车模型气动减阻研究
发布时间：2022-01-17 08:44
在环境污染严重,资源短缺的今天,减少汽车模型的气动阻力能够很有效地减少燃油的消耗。因此,对汽车模型的减阻研究是非常重要的。本文利用人工智能算法对25度Ahmed汽车模型气动减阻进行了详细地研究。文中主要利用传统开环方式测定了频率对单个激励器减阻效果的影响。探究了基于人工智能控制下定常吹气的控制方式。最后又进行了人工智能非定常组合激励实验的研究。实验采用后背面20个压力孔的压力进行评价函数的计算,它是人工智能寻优过程中唯一的评价标准。由于阻力和后背面压力的关系,设定评价函数值越低效果越好。通过对每一代中每一个评价函数值大小的对比,自动地挑选每一代的最优个体,并逐代寻优。单个激励器非定常激励的实验证明了在雷诺数为1.67×105和占空比为0.4的情况下,频率对每个激励器都有不同程度的影响,它们的减阻范围也各不相同。通过人工智能定常组合吹气十一代的寻优过程发现,各个激励器的流量都在不断的变化,直到第九代寻优开始各个激励器的流量才不再发生明显的变化,此时得到了激励器的最佳吹气流量组合,激励器S1、S2、S3和S4的最佳吹气流量系数分别为1.81×10-3、1.20×10-3、4.20×10-2...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ahmed汽车模型尺寸的三视图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-11-S1S2S3S445°45°S1S2S3S4图2-3激励器排布(非等比例绘制)2.4.2供气系统本实验主要利用射流激励的方式进行汽车模型阻力减小的研究，因此供气系统的设计是非常关键的。由于实验时四个激励器的控制系统基本一致，因此只介绍一个激励器的设备连接，如图2-5所示。由于实验所需的气量非常大，一台空气压缩机无法满足实验的需求。故而实验采用了三台香港捷豹牌无油空气压缩机同时供气。三台空压机工作功率均为3.4kW，最大输出气压可达到8个大气压，罐体的体积分为两种180L和160L。由空气压缩机产生的空气经法图2-4定常射流激励器S1，S2，S3和S4的设计图[42]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-12-兰式空气过滤器和空压机油水分离器干燥去除气体中水分后，经调压阀、流量控制器、储气瓶，最后输送进激励器中。图2-5设备连接图本实验采用的是弗罗迈公司生产的FL805型流量控制器，该款流量控制器调节灵敏，反应迅速，响应时间小于4s，调节流量在0-200L/min，工作的压力在0.3MPa-0.5MPa，输入信号的范围为0V~5V，完全符合实验需要。本实验采用0.4MPa压力供气，这既能满足实验的需求，又能保证压力不超过流量控制器的额定压力。实验时，通过Labview程序能够实时对流量控制器控制，进而控制吹气的流量。该流量控制器对气体的质量要求非常高，不能输送含有水分的气体。否则会使得控制延时增大，严重时甚至无法出气。因此，在其之前必须加装多套干燥装置。由于输送的气体流量大、压力高，会使得经流量控制器后的气体产生强烈的振荡，这种振荡严重影响着控制的效果。因此，为杜绝这种振荡现象的出现，在流量控制器后加装了储气罐，用来稳定气体。实验除了探究人工智能控制定常吹气实现Ahmed汽车模型的减阻以外，还探究人工智能控制非定常吹气实现Ahmed汽车模型的减阻。因此，在探究人工智能控制非定常吹气实验中，图2-5中的流量控制器会被替换成电磁阀。该实验所用的电磁阀为德国费斯托公司的MHJ10型电磁阀，该电磁阀采用额定电压为24V直流电源供电，动作频率范围为0-1000Hz，最大工作压力为6MPa，实验时由Labview产生控制信号控制。2.5实验测量系统2.5.1测速系统本实验的测速主要通过热线风速仪测量，它是一种接触式风洞测速手段，便宜、易于使用，输出的信号为模拟信号，能够很好地避免信息的丢失，并且还具有很高的时间分辨率。因此，成为湍流边界层测速最常用的手段。热线风速仪主要分为两种，一种是?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于35°Ahmed模型的外流场仿真精确性与被动控制减阻研究[J]. 田思,谭文林,张英朝,吴敏,邵书鑫. 西华大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]基于自由变形技术的Ahmed模型气动减阻优化[J]. 汪怡平,郭承奇,王涛,黎帅,姚云龙. 北京理工大学学报. 2018(03)
[3]超高速列车流线型头型多目标优化设计[J]. 张亮,张继业,李田,张亚东. 机械工程学报. 2017(02)
[4]基于顶部与侧部扰流器的轿车气动减阻[J]. 杨瀚博,胡兴军,安阳. 江苏大学学报(自然科学版). 2015(05)
[5]车身造型参数对凹坑型非光滑表面气动减阻影响研究[J]. 杨易,宋宝军,徐永康,聂云. 机械科学与技术. 2015(08)
[6]导流板对25°倾角Ahmed类车体尾流与气动阻力的影响[J]. 王汉封,张运平,邹超. 实验流体力学. 2014(01)
本文编号：3594425
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ahmed汽车模型尺寸的三视图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-11-S1S2S3S445°45°S1S2S3S4图2-3激励器排布(非等比例绘制)2.4.2供气系统本实验主要利用射流激励的方式进行汽车模型阻力减小的研究，因此供气系统的设计是非常关键的。由于实验时四个激励器的控制系统基本一致，因此只介绍一个激励器的设备连接，如图2-5所示。由于实验所需的气量非常大，一台空气压缩机无法满足实验的需求。故而实验采用了三台香港捷豹牌无油空气压缩机同时供气。三台空压机工作功率均为3.4kW，最大输出气压可达到8个大气压，罐体的体积分为两种180L和160L。由空气压缩机产生的空气经法图2-4定常射流激励器S1，S2，S3和S4的设计图[42]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-12-兰式空气过滤器和空压机油水分离器干燥去除气体中水分后，经调压阀、流量控制器、储气瓶，最后输送进激励器中。图2-5设备连接图本实验采用的是弗罗迈公司生产的FL805型流量控制器，该款流量控制器调节灵敏，反应迅速，响应时间小于4s，调节流量在0-200L/min，工作的压力在0.3MPa-0.5MPa，输入信号的范围为0V~5V，完全符合实验需要。本实验采用0.4MPa压力供气，这既能满足实验的需求，又能保证压力不超过流量控制器的额定压力。实验时，通过Labview程序能够实时对流量控制器控制，进而控制吹气的流量。该流量控制器对气体的质量要求非常高，不能输送含有水分的气体。否则会使得控制延时增大，严重时甚至无法出气。因此，在其之前必须加装多套干燥装置。由于输送的气体流量大、压力高，会使得经流量控制器后的气体产生强烈的振荡，这种振荡严重影响着控制的效果。因此，为杜绝这种振荡现象的出现，在流量控制器后加装了储气罐，用来稳定气体。实验除了探究人工智能控制定常吹气实现Ahmed汽车模型的减阻以外，还探究人工智能控制非定常吹气实现Ahmed汽车模型的减阻。因此，在探究人工智能控制非定常吹气实验中，图2-5中的流量控制器会被替换成电磁阀。该实验所用的电磁阀为德国费斯托公司的MHJ10型电磁阀，该电磁阀采用额定电压为24V直流电源供电，动作频率范围为0-1000Hz，最大工作压力为6MPa，实验时由Labview产生控制信号控制。2.5实验测量系统2.5.1测速系统本实验的测速主要通过热线风速仪测量，它是一种接触式风洞测速手段，便宜、易于使用，输出的信号为模拟信号，能够很好地避免信息的丢失，并且还具有很高的时间分辨率。因此，成为湍流边界层测速最常用的手段。热线风速仪主要分为两种，一种是?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于35°Ahmed模型的外流场仿真精确性与被动控制减阻研究[J]. 田思,谭文林,张英朝,吴敏,邵书鑫. 西华大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]基于自由变形技术的Ahmed模型气动减阻优化[J]. 汪怡平,郭承奇,王涛,黎帅,姚云龙. 北京理工大学学报. 2018(03)
[3]超高速列车流线型头型多目标优化设计[J]. 张亮,张继业,李田,张亚东. 机械工程学报. 2017(02)
[4]基于顶部与侧部扰流器的轿车气动减阻[J]. 杨瀚博,胡兴军,安阳. 江苏大学学报(自然科学版). 2015(05)
[5]车身造型参数对凹坑型非光滑表面气动减阻影响研究[J]. 杨易,宋宝军,徐永康,聂云. 机械科学与技术. 2015(08)
[6]导流板对25°倾角Ahmed类车体尾流与气动阻力的影响[J]. 王汉封,张运平,邹超. 实验流体力学. 2014(01)
本文编号：3594425
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