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高速动车组受电弓气动噪声产生机理及分布特性研究
| 论文题名： | 高速动车组受电弓气动噪声产生机理及分布特性研究 |
| 关键词： | 高速动车组;受电弓;气动噪声;脉动压力;频谱特性;声压级 |
| 摘要： | 高速铁路噪声主要包括轮轨噪声、电气噪声和气动噪声三大类。列车运行速度大于300km/h时，所产生的气动噪声将超过轮轨噪声，成为高速列车的主要噪声源。气动噪声主要源于列车与空气流相互之间的力学作用，当列车在高速行驶时，气流将在杆状结构的受电弓周围形成显著的绕流现象，最终诱发很大的气动噪声。随着列车的不断提速，气动噪声问题也将越来越严重。本文以流体力学和声学的基本理论为基础，采用数值模拟方法对高速动车组受电弓气动噪声进行了研究。通过研究高速动车组受电弓气动噪声的产生机理和分布特性，为高速动车组整体的气动噪声预测提供重要理论参考依据。主要内容及结论包括: (1)根据流体力学和声学理论知识，阐述了相关气动噪声计算研究的理论基础，分析了高速动车组气动噪声的声源类型、噪声特性及评价标准。 (2)利用CATIA三维建模软件，建立高速动车组受电弓、绝缘子、底座及外部空间在内的气动噪声数值分析模型。采用大涡模拟法，利用ANSYS Fluent软件，对高速动车组受电弓近场气动噪声进行了研究，分析了受电弓表面各监测点在不同速度下的气流场分布、稳态压力、脉动压力、频谱特性等。结果表明:受电弓表面附近流场变化非常复杂，气流在受电弓结构尾部形成的脱落涡引起剧烈的压力脉动;受电弓表面稳态压力随列车运行速度提高明显增大，各监测点的脉动压力幅值也随之增大;受电弓近场气动噪声分布于很宽的频带内，没有明显的主频率，属于宽频噪声，能量主要集中在低频部分。 (3)采用边界元法对高速动车组受电弓远场气动噪声进行仿真分析。结果表明:高速动车组受电弓远场气动噪声频谱范围主要集中在200Hz～1600Hz，其它频段的噪声能量较小;受电弓各监测点总声压级强度与列车运行速度成正比;各监测点到受电弓的距离与总声压级成反比;距离受电弓中心较远的监测点，监测点的高度对总声压级强度基本无影响;随着列车运行速度的增大，距离受电弓中心侧方25m、距离地面高3.5m处的监测点声压级强度依次增大;距离受电弓运行中心前、后方各10m处的两监测点，运行前方监测点的总声压级比运行后方的监测点总声压级稍大1～2dB左右。 |
| 作者： | 董继蕾 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 沈火明 |
| 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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