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高速列车车厢连接部位气动噪声特性研究及应用
| 论文题名： | 高速列车车厢连接部位气动噪声特性研究及应用 |
| 关键词： | 高速列车;车厢连接;风挡;气动噪声;减噪技术 |
| 摘要： | 高速列车噪声源主要有轮轨噪声与气动噪声。高速列车气动噪声机理复杂，声源众多。目前，难以通过高速列车运营状态下的线路测试将气动噪声与轮轨噪声进行分离。为此，本文通过数值模拟方法研究高速列车车厢连接部位的气动噪声机理。建立三维的车厢连接模型，运用大涡湍流模型与声类比理论混合方法，以及边界元方法分析车厢连接部位的气动流场特征与气动声场特征。分析了车厢连接部位的流体振荡、车厢连接部位的色调噪声与噪声传播路径。 速度对气动噪声有较大影响。本文在安装风挡与未安装风挡情况下，研究了列车车厢连接部位气动噪声随速度的变化关系。分析了安装风挡后，车厢连接部位主要气动噪声声源分布，分析了旋涡在风挡上的运动规律。风挡工况的数值仿真值与已有文献中的风洞实验值进行了对比，以验证计算模型可靠性。 建立了车厢连接部位的二维模型，研究车厢连接部位的减噪措施。本文分析了在车厢连接部位倒角以及倒角半径对车厢连接部位气动噪声的影响，分析了倒角后的声场分布。此外，风挡普遍运用在高速列车车厢连接部位来减弱该部位的气动噪声，本文还建立了简化的风挡二维模型，研究不同结构风挡对噪声的减弱程度。以及对未来风挡设计的一些建议。 数值模拟表明，在列车高速运行时，车厢连接部位有丰富的漩涡生成，上游生成的旋涡主要呈带状结构，撞击到下游边缘后会发生变形，流进空腔内部的部位气流会在流体作用力下发生回流，并最终与上游来流交汇，增大了上游的不稳定性，形成反馈。气动噪声频率表现明显的峰值，高阶峰值约为基频的整数倍，峰值基本与振荡周期对应，可以用已有的预测公式进行预测。速度增加，峰值频率增加，近似满足线性关系。等效A计权声压级随速度增长可以用一次线性拟合，拟合曲线具有较高的精度，曲线斜率约为60。倒角以及安装风挡都能减弱车厢连接部位的气动噪声，倒角后，减弱了车厢连接部位的振荡剧烈程度，使得大部分气流能够顺利流向下游，而风挡的安装，减弱了自激振荡的范围。风挡外气动声场与未安装风挡相比发生了变化，总体噪声减小。本文针对高速列车车厢连结部位气动噪声展开研究，可以帮助工程师了解车厢连接部位气动噪声机理及气动噪声特性，为车厢连接部位的低噪声设计提供一些参考。 |
| 作者： | 李辉 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 朱旻昊;肖新标 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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