基于SST k-ω湍流模型与遗传算法的高速电梯井道风口优化设计

邱望标， 郭天水， 薛 玉，付 静

(贵州大学机械工程学院, 贵州贵阳 550025)

引言

高速电梯运行时，气体在瞬时被急剧压缩，轿厢与井道之间的气体流动面积将突然减少，相对于轿厢的流速会突然增加，产生很大的气动阻力和气动力矩，即隧道气动效应。除了增加气动载荷外，还会对电梯运行的舒适性和安全性产生影响[1]。

WANG Xuebin等[2]利用Navier-Stokes方程对高速电梯的三维紊流进行了数值模拟，结果表明，随着阻塞率的降低，电梯的压力和阻力随之减小。KAWAMURA等[3]研究了超高速电梯轿厢和对重交错时产生的气动力，并通过在轿厢上安装导流罩的方式来减小气动阻力，结果表明气动阻力减少约30%。MATSUDA[4]通过仿真模拟及分析得出，高速运行的电梯轿厢与气流作用会造成强烈的气动噪声与振动，且远大于机械噪声。周爱国等[5]提出了一种新的轿厢风口布局方式，并对不同送排风口的设置以及在不同的风口高度下，电梯轿厢内的风速场进行分析。李晓东等[6]提出通过在电梯轿顶和轿底增加导流罩的优化方案改善电梯的气动特性。目前，大多数对电梯气动特性的研究主要集中在数值模拟、导流罩、减小气动阻力等方面，但对于减小轿厢横向力矩与井道风口方面的研究较少[7]。

本研究基于SSTk-ω湍流模型对电梯气动特性进行仿真，并根据单因素实验建立了气动阻力、侧翻力矩和俯仰力矩与风口参数因素的一元模型，根据正交试验与一元模型进一步建立了多元模型，采用遗传算法进行了多目标参数优化[8]。……