高速動(dòng)車組受電弓氣動(dòng)噪聲產(chǎn)生機(jī)理及分布特性研究.pdf

1、高速鐵路噪聲主要包括輪軌噪聲、電氣噪聲和氣動(dòng)噪聲三大類。列車運(yùn)行速度大于300km/h時(shí)，所產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲將超過輪軌噪聲，成為高速列車的主要噪聲源。氣動(dòng)噪聲主要源于列車與空氣流相互之間的力學(xué)作用，當(dāng)列車在高速行駛時(shí)，氣流將在桿狀結(jié)構(gòu)的受電弓周圍形成顯著的繞流現(xiàn)象，最終誘發(fā)很大的氣動(dòng)噪聲。隨著列車的不斷提速，氣動(dòng)噪聲問題也將越來越嚴(yán)重。本文以流體力學(xué)和聲學(xué)的基本理論為基礎(chǔ)，采用數(shù)值模擬方法對高速動(dòng)車組受電弓氣動(dòng)噪聲進(jìn)行了研究。通過研究高速

2、動(dòng)車組受電弓氣動(dòng)噪聲的產(chǎn)生機(jī)理和分布特性，為高速動(dòng)車組整體的氣動(dòng)噪聲預(yù)測提供重要理論參考依據(jù)。主要內(nèi)容及結(jié)論包括:
　　(1)根據(jù)流體力學(xué)和聲學(xué)理論知識(shí)，闡述了相關(guān)氣動(dòng)噪聲計(jì)算研究的理論基礎(chǔ)，分析了高速動(dòng)車組氣動(dòng)噪聲的聲源類型、噪聲特性及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
　　(2)利用CATIA三維建模軟件，建立高速動(dòng)車組受電弓、絕緣子、底座及外部空間在內(nèi)的氣動(dòng)噪聲數(shù)值分析模型。采用大渦模擬法，利用ANSYS Fluent軟件，對高速動(dòng)車組受電弓

3、近場氣動(dòng)噪聲進(jìn)行了研究，分析了受電弓表面各監(jiān)測點(diǎn)在不同速度下的氣流場分布、穩(wěn)態(tài)壓力、脈動(dòng)壓力、頻譜特性等。結(jié)果表明:受電弓表面附近流場變化非常復(fù)雜，氣流在受電弓結(jié)構(gòu)尾部形成的脫落渦引起劇烈的壓力脈動(dòng);受電弓表面穩(wěn)態(tài)壓力隨列車運(yùn)行速度提高明顯增大，各監(jiān)測點(diǎn)的脈動(dòng)壓力幅值也隨之增大;受電弓近場氣動(dòng)噪聲分布于很寬的頻帶內(nèi)，沒有明顯的主頻率，屬于寬頻噪聲，能量主要集中在低頻部分。
　　(3)采用邊界元法對高速動(dòng)車組受電弓遠(yuǎn)場氣動(dòng)噪聲進(jìn)行仿

4、真分析。結(jié)果表明:高速動(dòng)車組受電弓遠(yuǎn)場氣動(dòng)噪聲頻譜范圍主要集中在200Hz～1600Hz，其它頻段的噪聲能量較小;受電弓各監(jiān)測點(diǎn)總聲壓級(jí)強(qiáng)度與列車運(yùn)行速度成正比;各監(jiān)測點(diǎn)到受電弓的距離與總聲壓級(jí)成反比;距離受電弓中心較遠(yuǎn)的監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)的高度對總聲壓級(jí)強(qiáng)度基本無影響;隨著列車運(yùn)行速度的增大，距離受電弓中心側(cè)方25m、距離地面高3.5m處的監(jiān)測點(diǎn)聲壓級(jí)強(qiáng)度依次增大;距離受電弓運(yùn)行中心前、后方各10m處的兩監(jiān)測點(diǎn)，運(yùn)行前方監(jiān)測點(diǎn)的總聲壓級(jí)比