高速列車受電弓氣動(dòng)噪聲數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著列車運(yùn)行速度的提高，車輛所處的動(dòng)態(tài)環(huán)境發(fā)生了根本的變化，噪聲超標(biāo)成為限制高速列車運(yùn)行速度的重要因素，而當(dāng)車速超過300km/h時(shí)氣動(dòng)噪聲成為貢獻(xiàn)最大的噪聲。受電弓作為高速列車主要?dú)鈩?dòng)噪聲源之一，研究其氣動(dòng)噪聲的傳播;性，對(duì)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(jì)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(jì)算了受電弓的遠(yuǎn)場(chǎng)氣動(dòng)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(chǎng)分析。建立受電弓三維模型和流場(chǎng)有限體積模型，利用大渦模擬法計(jì)算得到受電弓外部充分發(fā)展的非穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)。受電弓外流場(chǎng)具有很強(qiáng)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(chǎng)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(chǎng)計(jì)算中得到的表面脈動(dòng)壓力轉(zhuǎn)換為表面偶極子聲源。強(qiáng)氣動(dòng)聲源主要分布在支撐滑板、轉(zhuǎn)軸

3、、基座背風(fēng)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(gè)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(shì)基本相同，當(dāng)列車運(yùn)行速度增大時(shí)，表面偶極子聲壓級(jí)增大，且有明顯向高頻偏移的趨勢(shì)。
　　3.受電弓遠(yuǎn)場(chǎng)氣動(dòng)噪聲分析。以表面偶極子聲源為邊界條件，采用有限元法計(jì)算了受電弓遠(yuǎn)場(chǎng)氣動(dòng)噪聲的分布和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)處的聲壓級(jí)頻譜，利用斯特勞哈爾數(shù)和圓柱繞流數(shù)值計(jì)算，通過受電弓桿件最小特征尺寸估算了其峰值計(jì)算頻率，并驗(yàn)證了

4、其有效性。經(jīng)分析得:在列車運(yùn)行速度為300～500km/h時(shí)，受電弓峰值計(jì)算頻率可選取為3150Hz;隨列車運(yùn)行速度的提高，受電弓遠(yuǎn)場(chǎng)氣動(dòng)噪聲增大，最大聲壓級(jí)所對(duì)應(yīng)的頻率值增大;受電弓寬頻噪聲的高聲壓級(jí)頻段持續(xù)到接近3000Hz，與車體的氣動(dòng)噪聲相比，其高聲壓級(jí)持續(xù)的頻段更寬。
　　4.考慮列車影響的受電弓遠(yuǎn)場(chǎng)氣動(dòng)噪聲分析。在考慮列車影響之后，受電弓低頻時(shí)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