庞巴迪借助 modeFRONTIER 将空气动力学阻力降低 20%，能耗节省约 10%
“轨道交通是实现可持续出行的切实环保解决方案。因此，如果我们降低列车的空气动力学阻力，就能提高能效并进一步减少二氧化碳排放。”—— Alexander Orellano，庞巴迪空气动力学负责人。庞巴迪是航空航天与轨道交通领域的全球领先企业。
主要成果
空气动力学阻力降低 20%
能耗降低约 10%
从多种设计方案中挑选，以满足特定的造型偏好
技术挑战
降低能耗意味着要优化车辆的气动外形，这不可避免会面临两个主要矛盾因素：阻力最小的模型往往侧风稳定性较差，反之亦然。此外，高载客量与理想的气动外形存在冲突，而优雅造型与功能性也并非总能兼得。这些原因促使庞巴迪选择多目标、多学科优化平台 modeFRONTIER，用于其获奖的 ZEFIRO 380 列车设计。
阻力测量总览图
技术方案
“将多目标优化方法应用于庞巴迪高速列车，可带来极具竞争力的产品，由于牵引功率的降低，既能提高能效，又能降低成本。” Orellano 先生表示。目标是找到帕累托最优（即权衡后）的设计，同时实现低阻力和良好的侧风稳定性。该解决方案通过 modeFRONTIER 实现，不仅集成了庞巴迪使用的各种 CAE 工具，还驱动几何修改和仿真过程，并为结果的统计解读提供必要的图形工具。由 ESTECO 开发的 modeFRONTIER 采用遗传算法确定帕累托最优解，结合了三维模型以及空气动力学阻力和侧风稳定性的仿真。庞巴迪专家在建模阶段考虑了多达 60 个不同的设计参数，涵盖了列车外壳、驾驶室、碰撞结构和人机工程学约束。
成果与价值
因此，公司成功将空气动力学阻力降低了 20%，能耗降低了约 10%。通过使用 modeFRONTIER，庞巴迪工程师能够从多种设计方案中进行选择，以满足特定的造型偏好，同时确信每一种方案都符合优化能效、最大稳定性与安全性的原则。
Zefiro 中国列车在侧风条件下行驶
庞巴迪
庞巴迪是一家全球性交通运输公司，业务遍及五大洲六十多个国家，设计、制造、销售并支持航空航天与轨道交通领域的广泛产品。庞巴迪总部位于加拿大蒙特利尔，在全球大部分地区开展业务。公司凭借“Bombardier Zefiro”列车，在超高速铁路运输领域树立了新的标杆——这是世界上兼具经济性和环保性的超高速列车，运营速度高达 380 公里/小时。
