浅析头部控制线形状对高速列车气动噪声的影响

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1、头部控制线形状对高速列车气动噪声的影响文U加币U：南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心，工程师，山东青岛，266111田爱琴：南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心，高级工程师，山东青岛，266111杜健：南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心，高级工程师，山东青岛，266111张继业：西南交通大学牵引动力国家重点实验室，教授，四川成都，610031摘要：为研究头部控制线形状对高速列车气动噪声的影响，建立5种纵向剖面线和5种水平剖面线组合下的9种高速列车头型。利用大涡模拟技术计算高速列车车头表面的脉动压力，并作为远场气动噪声计算的输入。根据高速列车运行的实际情况，利用半自由空间的

2、Green函数求解I：W-H方程，给出考虑地面效应时的远场声学积分公式，及微气压波问题、会车压力波问题、横风运行安全性及并研究高速列车头部纵向剖面线形状和水平剖面气动噪声等】。沈志云指出对于在地表大气层中运行的线形状对远场气动噪声的影响。研究结果可为高高速交通工具，其动态环境以气动作用为主，高速运行速列车流线型车头的降噪设计提供参考。所产生的气动噪声常成为限制车速提高的主要因素J。关键词：高速列车；气动噪声；大涡模拟；脉动Talotte指出当车速超过300km／h时，列车高速运行所产压力；纵向剖面线；水平剖面线生的气动噪声将大于轮轨噪声，成为列车的主要噪声。高速列车气动噪声的研究方法包括

3、理论研究、试验研中图分类号：U270．2文献标识码：A究和数值研究方法。在理论研究方面，由Lighthill提文章编号：1001—683X(2014)11—0058—05出，并经curleHo]~1]FfowcsWilliamsI11]等发展的Lighthi11声学比拟理论取得了广泛的工程应用，包括用于高速列车气动噪声的预测问题l1。在试验研究方面，主要的试验方法包括基于缩比模型的风洞试验方法和基于全尺寸模0引言型的线路试验方法。Noger等¨利用风洞试验方法对法高速列车与普通列车的显著差异在于列车速度的国TGV高速受电弓系统的气动噪声进行测试，发现受电提高，随着车速的提高，列车与地表大

4、气层内的空气间弓背部垂直面是受电弓系统中最为重要的气动噪声源之的作用变得显著，进而引发许多列车空气动力学问题，一；Fredmion等分别采用风洞试验方法和线路试验方如气动阻力问题、尾车气动升力问题、隧道通过压缩波法对法国TGV高速列车的气动噪声进行测试，获得TGV基金项目：国家高技术研究发展计划项目(2O11AA11A101，2O12AA112001)；十二五国家科技支撑计划项目(2013BAG24B02)。一58．高速列车内部和转向架区域的气动噪声特性；Melleta1．1近场声源计算模型等”采用线路试验方法对高速列车车外气动噪声进行测为研究高速列车流线型头部纵向剖面线和水平剖面线试，

5、研究了高速列车的远场气动噪声与列车运行速度的对高速列车气动噪声的影响，考虑3种纵向剖面线(即为关系，发现其远场气动噪声的A计权声压级与列车速度①、②、③)和3种水平剖面线(即为A、B、C)(见图的对数近似成线性关系；Nagakura等¨噪用风洞试验方1)，分别建立车身截面完全相同仅改变其流线型头部外法对新干线高速列车的气动噪声源进行测试，并进一步形的9种车型。由于大涡模拟方法计算量巨大，在目前的研究各气动噪声源的贡献量；张曙光l1采用线路试验方计算条件下，实现多车编组的高速列车大涡模拟数值计算法对京津城际铁路高速列车的噪声进行测试，获得列车非常困难。需要对高速列车进行简化，为保证高速列车

6、流运行速度为350km／h／~高速列车的车外噪声水平和主要线型头部流场尽可能接近实际情况，本次研究的高速列车噪声源分布特征。在数值研究方面，对于列车表面偶极由车头模型、车身模型和车尾模型组成。车尾模型与车头子噪声源的计算主要是基于大涡模拟方法和紧致Green模型具有完全相同的形状。根据文献[221，当中间车身长函数，也有学者采用大涡模拟和边界元方法。对度≥13m时，车尾流场对车头流场的影响可以忽略，将车于列车远场气动噪声的计算主要是基于大涡模拟方法和身模型长度取为21m，整车长度为40in。Lighthill声学比拟理论。目前的研究工作主要是针对特定的车型或噪声源部位，尚未有相关文献研究

7、高速列车流线型头型控制线形状对高速列车气动噪声的影响。1高速列车远场气动噪声计算模型随着计算流体动力学技术的发展，流致发声的数值仿真计算成为可能。气动噪声的数值仿真计算主要有两个任务：确定气动噪声源和模拟气动噪声的传播过程。当气动噪声源确定后，有很多方法可以模拟气动噪声的图1头部纵向剖面线和水平剖面线传播过程。如果将计算区域扩展到气动噪声测点所在位置，通过求解Navier—Stokes方程，可以直接获得测点处计算区域见图2，其中列车