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原文传递高速列车多物理场激励源与车内全频噪声的预测研究

论文题名：	高速列车多物理场激励源与车内全频噪声的预测研究
关键词：	高速列车;车辆噪声;振声能量流;噪声抑制
摘要：	本研究分别从车内声品质评价、板件隔声性能和多物理场噪声源预测等方面开展了CRH3型高速列车车内全频噪声的研究。针对现有声品质参数算法的不足，提出自适应的Moore响度算法—AMLA，并用于高速列车的车内声品质评价。新算法以信号的ERB谱作为输入，可有效提升计算效率和精度。结合列车搭载试验和Moore响度评价发现：低于300 km/h或者高于350 km/h时响度变化较大，更容易被乘客感知。300-350km/h是车内声品质相对稳定的速度区间，特征响度主要分布在20 erbr以内。由此确定全文的仿真工况为350km/h匀速，分析频段上限为2kHz。对高速列车白车身及铝型材板件进行了隔声性能的基础研究。采用结构-声耦合法预测铝型材的隔声量，系统研究了声桥角度、板间高度和面板厚度等结构参数的影响。结果表明50o-55o角和80mm板间高度适用于对结构强度要求较高的白车身区域，35o-40o角、50 mm和65 mm板间高度适用于侧面或顶面等轻量化区域。声桥厚度的增加会降低铝型材的结构刚度，使隔声低谷向低频移动，通常应小于内外面板厚度。结合不同区域白车身的声贡献量分析发现平顶铝型材的隔声性能最优，侧墙和地板铝型材次之，曲顶铝型材相对较差。完成了350km/h速度下车外多物理场噪声激励的特征分析。空气动力噪声属于流体噪声，分别采用大涡模拟-高阶声学有限元和非线性声学方法预测了受电弓系统和车厢表面气动噪声源的分布和传播，其中受电弓、风挡和转向架区域对应的涡脱落频率或腔体自激振荡频率突出，会产生不同尺度的旋涡，并引起车厢表面气动噪声源的不均匀分布。轮轨噪声属于结构辐射噪声，根据最新的中国高速轨道谱和刚性多体动力学分析得到垂向轮轨力，考虑车厢壁面声散射，分别建立轮轨结构-声耦合模型预测其辐射噪声。车轮噪声具有瓣状分布和不均匀衰减的指向特征，主要分布在车厢底面的转向架区域，峰值频段为1.25k-1.6k Hz，在车厢侧面和顶面形成声影区而大幅衰减。钢轨噪声具有线声源特征，主要分布在车厢和设备舱底面，峰值频段为800-1kHz。提出了统计振声能量流法(SVAEF)，并进行350 km/h速度下拖车车厢车内全频(50-2k Hz)噪声的预测。SVAEF将车外多物理场声激励加载到车外声腔子系统上，振动激励加载到结构子系统上，通过与车内声腔子系统的耦合参数形成振声能量的流动。结合车外激励源与组合板件的隔声参数，预测得到车内声学响应，经搭载试验验证可满足工程分析的精度要求。之后基于SVAEF模型采用Moore响度对车内噪声进行声贡献量分析，明确了车厢不同区域的主要振声激励源和传递路径。结合辐板屏蔽式阻尼车轮和钢轨动力吸振器的应用，车厢端部的声学响应在630-2kHz中心频段内明显下降，总响度分别下降8.7％和4.2%，车内声品质有明显变化，优化效果可被人耳感知。
作者：	罗乐
专业：	动力机械及工程
导师：	郝志勇
授予学位：	博士
授予学位单位：	浙江大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文