仿生表面織構(gòu)對(duì)高速列車空氣摩擦噪聲影響的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科技的進(jìn)步，我國(guó)的高速鐵路建設(shè)越來越完善，高速列車運(yùn)營(yíng)的速度不斷提高。隨之產(chǎn)生的噪聲問題，尤其是空氣摩擦噪聲，嚴(yán)重影響了鐵路沿線人民的正常生活。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于高鐵空氣摩擦噪聲的研究主要是從宏觀角度出發(fā)，優(yōu)化車廂的結(jié)構(gòu)。如優(yōu)化受電弓的結(jié)構(gòu)、對(duì)列車頭部進(jìn)行流線化設(shè)計(jì)、改進(jìn)轉(zhuǎn)向架、百葉窗等部位的結(jié)構(gòu)等。本文從微觀的角度出發(fā)，模仿自然界鳥類、魚類等的一些特殊微結(jié)構(gòu)，在高速列車表面設(shè)計(jì)表面織構(gòu)，研究表面織構(gòu)對(duì)高鐵噪聲的影響。

2、>　　本文第一部分緒論介紹了國(guó)內(nèi)外高速鐵路建設(shè)的工程背景，以及高鐵降噪研究的工程意義。總結(jié)了國(guó)內(nèi)外關(guān)于空氣摩擦噪聲的研究方法和高速列車降噪研究的現(xiàn)狀，對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于表面織構(gòu)減阻降噪的研究進(jìn)行了綜述，最后簡(jiǎn)單介紹了分形幾何學(xué)。
　　第二部分模仿鯊魚的表皮結(jié)構(gòu)，在高速列車表面設(shè)計(jì)了一層菱形表面織構(gòu)，使用Gambit軟件劃分網(wǎng)格，結(jié)合Fluent軟件建立計(jì)算模型。通過數(shù)值計(jì)算得出了計(jì)算區(qū)域內(nèi)的噪聲分布、速度場(chǎng)分布、湍動(dòng)能分布等，根據(jù)數(shù)值計(jì)

3、算結(jié)果分析了菱形表面織構(gòu)的降噪機(jī)理。并進(jìn)一步研究了列車運(yùn)行速度、菱形織構(gòu)的對(duì)角線比和菱形織構(gòu)的深邊比對(duì)空氣摩擦噪聲的影響。
　　第三部分模仿雪花的分形結(jié)構(gòu)，在高速列車表面設(shè)計(jì)了一層Koch雪花表面織構(gòu)，使用Gambit軟件劃分網(wǎng)格，結(jié)合Fluent軟件建立計(jì)算模型。通過數(shù)值計(jì)算得出了計(jì)算區(qū)域內(nèi)的噪聲分布、速度場(chǎng)分布、湍動(dòng)能分布等。并進(jìn)一步設(shè)計(jì)了多尺度Koch雪花表面織構(gòu)，結(jié)合圓坑表面織構(gòu)設(shè)計(jì)了復(fù)合表面織構(gòu)，多角度分析了基于Koch

4、雪花的表面織構(gòu)對(duì)空氣摩擦噪聲的影響。
　　第四部分模仿座頭鯨頭部和鰭狀肢上的一層凸包結(jié)構(gòu)，在高速列車表面分別以球缺和圓柱狀為基元設(shè)計(jì)了均勻微凸起表面織構(gòu)，使用Gambit軟件劃分網(wǎng)格，結(jié)合Fluent軟件建立計(jì)算模型。通過數(shù)值計(jì)算得出了計(jì)算區(qū)域內(nèi)的噪聲分布、速度場(chǎng)分布、湍動(dòng)能分布等。并進(jìn)一步將兩種基元分別錯(cuò)位排列和交叉混合排列，形成混合微凸起表面織構(gòu)和復(fù)合微凸起表面織構(gòu)，分析了其對(duì)空氣摩擦噪聲的影響。
　　第五部分是總結(jié)與展