高速列車氣動噪聲的理論研究與數(shù)值模擬.pdf

1、隨著列車運行速度的提高，高速列車氣動噪聲變得越來越明顯，已經(jīng)成為高速列車的主要噪聲源，對車外及車內(nèi)環(huán)境的噪聲污染有著不可忽視的影響，降低氣動噪聲已經(jīng)成為控制高速列車噪聲的關(guān)鍵之一。本文從理論研究和數(shù)值模擬兩個角度研究高速列車氣動噪聲，其主要工作包括： 1.高速列車遠場氣動噪聲的理論研究。從流體聲學(xué)理論出發(fā)，結(jié)合高速列車運行的實際邊界條件，建立了高速列車遠場氣動噪聲的理論預(yù)測公式，該公式表明高速列車遠場場點的聲壓可近似地用車身表面

2、的脈動壓力表示。車外氣流作用在車身表面的脈動壓力是引起高速列車氣動噪聲的源。 2.高速列車外部流場的數(shù)值模擬方法。本文建立了高速列車三維繞流流動的物理數(shù)學(xué)模型，數(shù)值模擬了高速列車在平地、路堤、高架橋上的外部穩(wěn)態(tài)流場和平地上的外部瞬態(tài)流場，并對流場進行分析。分析結(jié)果表明相對流速越大，等壓線分布越密、壓力梯度越強，此處的脈動壓力變化越劇烈；車身表面脈動壓力是隨時間變化且具有隨機特性，頻譜分析表明車身表面脈動壓力具有寬頻帶特性。

3、 3.高速列車車身表面噪聲源計算分析。基于標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型，利用Broadband Noise Source Model計算了平地、路堤、高架橋上高速列車車身表面噪聲源。計算結(jié)果表明，三種運行工況下車身表面噪聲源的分布規(guī)律很相似，聲源強度差別很小，聲功率級和表面聲功率級在數(shù)值上的差異不超過2dB，但隨著列車運行速度的提高，列車車身聲功率及表面聲功率都顯著增加，降低氣動噪聲對發(fā)展高速列車至關(guān)重要。 4.高速列車遠場氣動噪聲計算

4、分析?；赟ST k-ε湍流模型，利用Ffowcs Williams and Hawkings Model計算了平地上高速列車遠場氣動噪聲。通過分析測點的聲壓級和頻譜，獲得了高速列車遠場氣動噪聲的特性。計算結(jié)果表明：列車運行速度的增加只是使得有效聲壓增大，而并不改變測點聲壓的頻譜特性。 5.高速列車車內(nèi)氣動噪聲計算方法研究。利用統(tǒng)計能量分析法建立了高速車內(nèi)氣動噪聲的理論計算方法，利用Fortran編制了計算程序，計算了平地上列車