通井道高速电梯多运行工况气动特性优化设计及其应用研究

摘要

在现代化城市中，随着对高层和超高层建筑垂直运输系统的要求越来越高，通井道电梯得到了广泛的应用。但是电梯运行速度较高时，所引起的气动阻力、气动噪声和低频振动等一系列空气动力学问题会对电梯乘坐舒适性和安全性造成很大影响。本文通过对通井道高速电梯多运行工况气动特性分析、关键气动部件结构设计与气动参数优化进行研究，提出了通井道高速电梯多运行工况气动特性优化设计技术，并将其应用于苏州康力KLK2型高速电梯的设计研发中。
　　论文主要内容如下:
　　第一章概述了通井道高速电梯气动特性研究现状，综述了多轿厢电梯系统、高速电梯气动性能和气动优化等方面国内外研究进展，指出了现有方法的不足，并给出了本文的研究内容与组织框架。
　　第二章提出了通井道高速电梯多运行工况气动特性分析方法。基于雷诺时均方程建立了通井道高速电梯的气动特性数值模型，并从三个方面:压强分布、气流分布和气动力系数，分析了在轿厢与轿厢迎面相会、超过另一个轿厢、轿厢与对重相会三种运行工况下通井道高速电梯的气动特性变化，得到了运行速度和运动部件间距离对气动特性的影响规律，基于控制体积法对井道中的空气流动进行了分析，建立了活塞风的数学模型，揭示了气动问题的形成机理，为合理优化气动特性参数提供了依据。
　　第三章提出了基于TRIZ理论的通井道高速电梯关键气动部件结构设计方法。基于TRIZ理论设计了一种具有良好流线型的椭球圆柱形导流罩与一组侧壁通风孔，通过仿真模拟验证了导流罩与通风孔对气动性能的改善，分析了导流罩参数对气动阻力的影响以及通风孔参数对气流分布的影响，为气动特性优化提供了方向。
　　第四章提出了基于多目标博弈的通井道高速电梯气动参数优化方法。首先构建了通井道高速电梯气动多目标优化模型，基于拉丁超立方试验设计建立了GEP近似模型，运用合作竞争均衡博弈优化设计法进行模型求解，实现了气动性能的提升，并以康力KLK2型通井道高速电梯为例，验证了方法的正确性和可行性。
　　第五章结合实际的企业项目，开发了高速电梯气动特性优化系统的功能模块，并应用于康力KLK2型通井道高速电梯的气动特性优化设计中，验证了本文所提方法与系统的有效性。
　　第六章总结了全文的研究内容，并对课题进一步的研究方向进行了展望。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 课题的研究意义和技术背景

1．3 通井道高速电梯气动特性的研究现状

1．3．1 多轿厢电梯系统研究现状

1．3．2 高速电梯气动性能研究现状

1．3．3 气动优化方法研究现状

1．4 论文的研究内容与组织框架

1．4．1 论文的研究内容

1．4．2 论文的组织框架

1．5 本章小结

2 通井道商速电梯多运行工况气动特性分析

2．1 引言

2．2 基于雷诺时均方程的通井道高速电梯气动特性模型建立

2．2．1 基于RNGk-ε模型的湍流数值模型

2．2．2 通井道高速电梯气动特性数值模型的建立

2．3 多运行工况下通井道高速电梯气动特性影响因素分析

2．3．1 通井道高速电梯气动特性的描述

2．3．2 轿厢超车工况气动特性分析

2．3．3 两轿厢迎面相会工况气动特性分析

2．3．4 轿厢对重相会工况气动特性分析

2．4 基于控制体积法的通井道高速电梯气动问题机理研究

2．4．1 通井道商速电梯井道气流分析

2．4．2 通井道高速电梯活塞风原理分析

2．5 本章小结

3 基于TRIZ理论的通井道高速电梯关键气动部件结构设计

3．1 引言

3．2 通井道高速电梯关键气动部件TRIZ理论结构设计

3．2．1 通井道商速电梯关键气动部件TRIZ理论设计流程

3．2．2 通井道高速电梯轿厢导流覃结构设计

3．2．3 通井道高速电梯井道通风孔结构设计

3．3 通井道高速电梯关键气动部件结构参数对气动特性的影响

3．3．1 导流罩结构参数对气动阻力的影响

3．3．2 通风孔结构参数对气流分布的影响

3．4 本章小结

4 基于多目标博弈的通井道高速电梯气动参数优化

4．1 引言

4．2 通井道高速电梯气动参数多目标优化模型的建立

4．2．1 优化模型设计变量的选取

4．2．2 优化模型约束条件的确定

4．3 基于基因表达式编程的近似模型构建

4．4 基于合作竞争博弈理论的多日标优化求解

4．4．1 基于空间力矩法的博弈策略集计算

4．4．2 通井道高速电梯气动参数优化求解流程

4．5 应用实例

4．5．1 KLK2型电梯气动参数GEP近似模型建立

4．5．2 KLK2型电梯气动参数博弈策略集的计算

4．5．3 KLK2型电梯气动参数的多目标优化模型求解

4．6 本章小结

5 通井遒高速电梯多运行工况气动特性优化设计技术应用

5．1 引言

5．2 系统应用背景

5．3 高速电梯气动特性优化系统主要功能模块

5．3．1 高速电梯气动特性优化系统简介

5．3．2 商速电梯气动特性数据收集模块

5．3．3 高速电梯气动特性参数优化设计模块

5．4 高速电梯气动特性优化系统应用实例

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

作者简历

攻读硕士学位期间参与的科研项目