高速电梯气动特性优化与乘运性能评价方法研究

摘要

中国当前城市化进程加快，城市土地价格不断攀升，建设高层建筑成为提高土地利用率的有效方法，因此与高层建筑配套的高速电梯需求量逐渐增大。但是因为高速电梯运行过程气动噪声、气动阻力等因素的影响，导致随着电梯速度的提高其乘运舒适性越来越差。针对以上问题，本文针对高速电梯轿厢外缘流线气动特性进行分析，提出基于自由变形技术的高速电梯轿厢外缘流线减阻降噪优化设计方法，基于感性意象的高速电梯乘运性能神经认知评价方法，并将其应用于HDK10型电梯的研发设计中。 论文主要内容如下: 第一章对国内外高速电梯的发展现状进行了分析，并对高速电梯气动力学、气动噪声和高速电梯乘运性能评价方法的研究现状进行了综述。指出目前国内高速电梯产业的技术缺陷，并根据相关的研究现状指出本文的具体研究内容与研究意义，在本章最后介绍了本文的组织框架。 第二章针对高速电梯的气动特性相关问题，建立了高速电梯亚格子尺度气动力学数值模型，并在此基础上基于Lighthill-Curl相似理论建立了流体噪声模型。在几种典型情况下，从气动升力系数、能量损耗、气动噪声等角度对高速电梯轿厢外缘流线气动特性进行分析，并根据相关理论对高速电梯气动力、气动噪声的产生机理和主要影响因素进行分析。 第三章针对高速电梯轿厢外缘流线的优化设计问题，提出了基于自由变形技术的高速电梯轿厢外缘流线减阻降噪优化设计方法。首先基于自由变形曲面理论建立了电梯轿厢外缘流线自由变形曲面模型，作为优化设计的初始基曲面，克服了参数化优化过程只能针对某种类型曲面优化的缺点;建立了基于径向基神经网络高速电梯轿厢外缘流线近似模型，提高了求解速度;最后本章基于小生境遗传算法对本文的优化过程进行求解，并通过相关实例验证了方法的可靠性。 第四章针对目前高速电梯乘运性能无法满足用户评价要求的问题，提出一种基于感性意象EEG信号的高速电梯乘运性能评价模型。将实时采集的客户内源生理信号作为验证产品性能的主要依据，以客观评价数据和客户主观评价结果对客户生理信号进行评级，精确、全面的反应客户对于定制产品性能的感性意象评价。将本方法运用于结构优化后的高速电梯样机乘运性能的评价过程，通过小波包分解和随机森林算法对电梯运行中采集的乘客脑电信号进行特征提取和分类，建立高速电梯乘运性能感性意象评价模型，将乘客使用产品时的愉悦感、舒适性量化表达。 第五章基于本文提出的高速电梯轿厢外缘流线气动特性分析方法、优化设计方法和乘运性能评价方法，结合合作企业高速电梯研发项目，将研发成果应用于企业的高速电梯研发过程中，为企业高速电梯的研发提供助力。 第六章对全文的研究内容进行了总结，并对文章中研究的不足之处及未来的研究方向进行了展望。

目录

声明

致谢

摘要

第1章绪论

1．1引言

1．2课题的研究意义与技术背景

1．3高速电梯轿厢外缘流线气动特性研究现状

1．3．1高速电梯气动力学性能研究现状

1．3．2高速电梯气动声学性能研究现状

1．3．3高速电梯乘运性能评价方法研究现状

1．4本文的研究内容与组织框架

1．4．1本文的研究内容

1．4．2本文的组织框架

1．5本章小结

第2章高速电梯轿厢外缘流线气动特性建模与机理分析

2．1引言

2．2高速电梯轿厢亚格子尺度气动特性模型构建

2．2．1高速电梯亚格子尺度流体力学数值模型建立

2．2．2高速电梯Lighthill-Curl相似流体噪声模型建立

2．3高速电梯轿厢气动特性影响因素分析

2．3．1轿厢对重交汇时不同间距下气动特性分析

2．3．2不同运行速度下高速电梯气动特性分析

2．3．3不同导流罩形状下高速电梯气动特性分析

2．4轿厢外缘流线气动特性影响机理分析

2．4．1高速电梯影响气动力与气动噪声的基本因素

2．4．2关键气动部件相关参数对气动力影响机理分析

2．4．3关键气动部件结构参数对气动噪声影响机理分析

2．5本章小结

第3章基于自由变形技术的高速电梯轿厢外缘流线减阻降噪优化

3．1前言

3．2三面导流条件下高速电梯轿厢外缘流线自由变形曲面构建

3．2．1高速电梯轿厢外缘流线NURBS曲造型

3．2．2自由变形曲面模型构建

3．3高速电梯轿厢外缘流线气动特性径向基神经网络近似模型建立

3．3．1优化模型约束条件的确定

3．3．2径向基神经网络(RBFNN)近似模型建立

3．4高速电梯轿厢外缘流线改进型小生境遗传优化模型求解

3．5实例分析

3．5．2 HDK10型高速电梯气动参数RBFNN近似模型建立

3．5．3 HDK10型高速电梯气动参数优化求解

3．6本章小结

第4章基于感性意象的高速电梯轿厢乘运性能神经认知评价

4．1引言

4．2高速电梯乘运性能感性意象评价模型

4．3感性意象EEG信号主客观多尺度分级

4．3．1功率谱频率加权密度法

4．3．2感性意象信号主客观多尺度分级

4．4高速电梯乘运性能感性意象信号随机森林法特征分类

4．4．1小波包分解下感性意象EEG信号数字特征提取

4．4．2感性意象EEG信号随机森林分类模型

4．5实例分析

4．5．1高速电梯感性意象评价信号采集

4．5．2小波包分解下感性意象评价数据处理

4．5．3高速电梯感性意象评价结果分析

4．6本章小结

第5章高速电梯轿厢气动特性优化与乘运性能评价方法应用

5．1引言

5．2项目背景

5．3 HDK10高速电梯轿厢外缘流线气动特性优化设计实例

5．3．1 HDK10轿厢外缘流线气动特性分析

5．3．2 HDK10轿厢外缘流线自由变形优化设计

5．3．3高速电梯乘运性能神经认知评价

5．4本章小结

第6章总结展望

6．1全文总结

6．2工作展望

参考文献

作者简介