高速列車受電弓氣動噪聲數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著列車運行速度的提高，車輛所處的動態(tài)環(huán)境發(fā)生了根本的變化，噪聲超標成為限制高速列車運行速度的重要因素，而當車速超過300km/h時氣動噪聲成為貢獻最大的噪聲。受電弓作為高速列車主要氣動噪聲源之一，研究其氣動噪聲的傳播;性，對提高列車乘坐的舒適度，減少噪聲污染具有重要意義?；贚ighthill聲類比理論的混合方法，計算分析了某高速列車受電弓的表面偶極子聲源大小、分布及其頻譜特性，并以此為基礎(chǔ)，計算了受電弓的遠場氣動噪聲。本文的主要工作

2、內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　1.受電弓外流場分析。建立受電弓三維模型和流場有限體積模型，利用大渦模擬法計算得到受電弓外部充分發(fā)展的非穩(wěn)態(tài)流場。受電弓外流場具有很強的非定常特性，流體流速較高的區(qū)域集中在受電弓支撐滑板、上框架與下臂桿的鉸鏈連接處。在受電弓流場尾流區(qū)可以觀察到類似于卡門渦街的渦脫落。
　　2.受電弓表面偶極子聲源分析。利用傅里葉變換，將流場計算中得到的表面脈動壓力轉(zhuǎn)換為表面偶極子聲源。強氣動聲源主要分布在支撐滑板、轉(zhuǎn)軸

3、、基座背風端、鉸鏈座和下臂桿處的三角區(qū)域;受電弓表面偶極子聲源是一個寬頻帶噪聲源;不同速度下受電弓表面偶極子聲源聲壓頻譜曲線變化趨勢基本相同，當列車運行速度增大時，表面偶極子聲壓級增大，且有明顯向高頻偏移的趨勢。
　　3.受電弓遠場氣動噪聲分析。以表面偶極子聲源為邊界條件，采用有限元法計算了受電弓遠場氣動噪聲的分布和標準測點處的聲壓級頻譜，利用斯特勞哈爾數(shù)和圓柱繞流數(shù)值計算，通過受電弓桿件最小特征尺寸估算了其峰值計算頻率，并驗證了

4、其有效性。經(jīng)分析得:在列車運行速度為300～500km/h時，受電弓峰值計算頻率可選取為3150Hz;隨列車運行速度的提高，受電弓遠場氣動噪聲增大，最大聲壓級所對應(yīng)的頻率值增大;受電弓寬頻噪聲的高聲壓級頻段持續(xù)到接近3000Hz，與車體的氣動噪聲相比，其高聲壓級持續(xù)的頻段更寬。
　　4.考慮列車影響的受電弓遠場氣動噪聲分析。在考慮列車影響之后，受電弓低頻時偶極子聲源的輻射特性變化明顯，而在高頻段其輻射特性基本沒有改變。此外，受電弓