高速列车气动噪声及其影响的数值模拟
随着高速列车的迅猛发展，列车运行速度不断的刷新，许多在低速时不受关注的问题逐渐突出，进而影响了列车的发展。研究表明，高速列车气动噪声的大小主要受列车的运行速度u的影响，气动噪声辐射功率大约正比于u6到u8，因此，随着列车运行速度的提高，气动噪声将急剧上升。当列车的运行速度达到300km/h时，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。本文以Lighthill声类比理论为基础，采用计算流体力学与边界元法相结合的方法，模拟计算了CHR2型高速列车在300Km/h速度工况下运行时的气动噪声的分布规律及传播规律，并探讨了声屏障对其传播规律的影响。本文的主要工作包括以下几个方面:
1高速列车外流场的三维数值模拟分析。建立了CRH2型高速列车数值分析模型，选用可压缩流体模型，采用大涡模拟数值计算方法模拟高速列车在300Km/h速度工况下运行时的外部流场。分析流场结果表明，在车体表面的附着流分离区由于附着气流的分离形成一定的负压，在这些负压区附近大都有较强的湍流存在，而产生较强的动压。在车体的转向架附近，湍流强度较大，动压也相对较大。
2车身表面偶极子声源数值模拟分析。基于Lighthill声类比理论为基础，将流场计算的车体表面脉动压力通过严格的类比关系转变为边界元模型上的偶极子声源，通过插值计算得到车体表面偶极子声源声压的分布情况。得到了偶极子声源主要集中在车体表面湍流强度较大区域的分布规律。
3基于车体表面偶极子声源的辐射声场模拟分析。以列车表面偶极子声源为边界条件，采用直接边界元法(DBEM)求解Helmholtz方程，模拟计算出高速列车外部气动噪声场，并探讨列车表面偶极子声源辐射声场的分布规律。
4模拟分析了声屏障对高速列车车体表面偶极子声源辐射声场的影响。讨论声屏障对声源辐射特性的影响，分析声屏障高度对铁路沿线气动噪声的影响。
高速列车;气动噪声;大涡模拟;边界元法;偶极子声源;声屏障
西南交通大学
硕士
动力机械及工程
李人宪
2013
中文
U292.914;U270.11
64
2013-10-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）