高速列车受电弓区域气动噪声的尺度效应研究

作     者：袁思齐 杨志刚 李雪亮 谭晓明 马瑞轩 YUAN Siqi;YANG Zhigang;LI Xueliang;TAN Xiaoming;MA Ruixuan

作者机构：中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 湖南理工学院激光磨削复合智能制造与服役性能优化重点实验室湖南岳阳414006 中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室四川绵阳621000 

基　　金：气动噪声控制重点实验室研究基金资助项目(2101ANCL20210302) 中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(P2019J008) 超导电动磁浮关键技术研究与工程样车研制项目噪声研究气动部分 国家自然科学基金资助项目(52272363) 中南大学研究生科研创新项目(512340003) 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2024年第21卷第8期

页      码：3061-3071页

摘      要：受限于风洞尺寸和仿真计算规模,研究高速列车气动噪声问题时,通常采用缩比模型。然而,由于受电弓区域的流场结构复杂,缩比模型的使用会导致雷诺数减小,从而改变流场结构,进而影响气动噪声特性。为探明模型尺度对气动噪声声源分布和辐射噪声强度的影响,结合大涡模拟和Ffowcs Williams-Hawkings积分方程,研究高速列车受电弓区域不同缩比尺度下的气动激扰特征、表面偶极子声能和远场辐射噪声声压级。研究结果表明:随着模型尺寸减小,流动主尺度从受电弓上部迁移到受电弓下部。流场变化导致声场主发声源随之迁移,受电弓区域的整体辐射噪声呈下降趋势。1/4、1/8、1/16、1/25和1/50比例的缩比模型辐射噪声分别为97.40,95.39,94.30,92.48和88.1 dB(A)。其中,1/4比例的缩比模型受电弓上部声源声功率占比为32%,受电弓区域整体声源谱型存在2个峰值,峰值频率由弓头和上臂杆产生;而在1/50缩比模型中受电弓下部声源声功率占比为87%,受电弓区域整体声源谱型呈现宽频特征,与受电弓腔谱型特征一致。研究结果揭示模型缩小导致的误差是非线性的,进行缩比模型试验时,需要根据具体的缩比尺度对声源特征进行相应的修正,以便更准确地反映实际情况。研究结果可为缩比模型试验仿真以及未来高速列车的低气动噪声设计提供参考依据。

主 题 词：高速列车 受电弓 气动声学 尺度效应 等效声源 

学科分类：08[工学] 082304[082304] 080204[080204] 0802[工学-机械学] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231829

馆 藏 号：203125171...