高速动车组气动噪声源与车内气动噪声研究

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本文以CRH3高速动车组为研究对象,运用CFD仿真软件及相关CAE有限元仿真工具分析动车组在高速运行时产生噪声的原因、噪声源分布规律以及对乍内声学环境的影响。建立了CRH3外部流场的CFD数值计算模型,仿真计算得到了动乍组分别在不同运行速度下车体表面的压力分布情况。分析计算结果表明:同一运行速度下,静压力最大的点出现受电弓弓头滑板等杆件处;随着运行速度的提高,列车表面压力也迅速提高,但是运行速度儿乎不改变表面压力的分布规律,最大压力与速度的平方成正比。宽频噪声源计算表明:表面声功率的分布规律与表面静压力分布规律相似,最人农面声功率都出现在受电弓、转向架和车头鼻尖等曲率变化较大的区域。各部分最大声功率级与运行速度近似呈线性关系。运用ACTRAN的ICFD模块提取车体附近区域的时域内Lighthill湍流噪声源,经过FFT(傅里叶)转换得到频域内的湍流噪声源,进行声传播计算得到各部分区域的声压响应结果和远场受声点频响应结果。仿真结果表明:受电弓、乍头、车尾和转向架是主要的噪声来源,声压级最大值出现在受电弓弓头和支座处。从fluent瞬态计算结果中提取时域内侧窗壁面压力,经FFT转换得到频域内侧窗脉动压力。以频域内侧窗脉动压力为声学响应边界条件,计算得到中间车空腔声学响应计算结果表明:气动噪声是一种主要声能量集中在中高频的噪声,声能量主要分布在140Hz-280Hz范围内。在车内侧墙、地板和车顶铺设多孔吸声材料能够有效地减低气动噪声的大小,尤其是对中高频噪声的峰值具有显著的降噪效果,吸声材料对低频噪声的吸收效果甚小。
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