受电弓引发的气动噪声是高速列车的主要噪声源之一。为探索非光滑表面结构对受电弓的减阻降噪效果,本研究基于仿生学思想来改变受电弓表面结构,进而改变气流绕流状态来达到减阻降噪的目的。全文以计算流体力学理论为基础,采用三维流体数值模拟方法开展非光滑表面杆件结构的气动特性研究,其主要内容如下:(1)选取受电弓常规尺寸的一段光滑杆件作为研究对象,并将这段光滑杆件进行表面结构改型设计。其设计思路主要是根据鸮翼、贝壳等外观结构特征拟合成不同类型的杆件结构。建立不同类型的非光滑表面结构杆件几何模型,将非光滑表面结构杆件与传统的光滑结构杆件进行气动阻力和气动噪声值的定性对比分析来指导杆件结构的优化。研究结果表明:基于仿生学的凹槽和锯齿结构均能有效地影响流场的分布,从而达到减阻降噪的目的。(2)选取以DSA380型受电弓的弓头为研究对象,将研究获得的具有减阻降噪效果的锯齿型表面结构附于弓头的光滑表面上。通过建立锯齿齿宽w的参数化几何模型,并分析在不同速度工况下对改型弓头的气动特性影响。分析结果表明:锯齿型非光滑表面结构的改型弓头随着锯齿齿宽w的不断增大,所产生的气动阻力和气动噪声均会呈现先增大后减小的趋势。对于气动阻力,在锯齿齿宽w为0～10mm范围内,非光滑锯齿的改型弓头均显示出增阻的效果;当锯齿齿宽w在10mm以上,改型弓头才有减阻的效果,且随着锯齿齿宽w的增加,减阻效果也有所增加。对于气动噪声,在锯齿齿宽w为0～8mm范围内,改型弓头在各个速度的工况下噪声值都有所增加;当锯齿齿宽w在8mm以上,才有降噪的效果,且随着锯齿齿宽w的增加,降噪效果也有所增加。同时,研究结果表明双弓头的流动耦合作用能使弓头整体的阻力系数C_d值有所降低。