高速列车气动噪声及影响

以Lighthill声类比理论为基础,采用计算流体力学的方法得出列车高速运行时车体表面的偶极子声源分布数据,在此基础上采用边界元法求解得到高速列车通过时周边气动噪声的分布情况,对铁路沿线气动噪声的分布规律进行探讨,得出偶极子声源的辐射规律,并分析声屏障对铁路边界气动噪声传播规律的影响及其对沿线噪声的抑制作用。     

行车速度对高速列车车轮振动声辐射特性的影响

列车车轮的振动是轮轨噪声声源的一个重要的组成部分.利用有限元与边界元相结合的方法,着重研究列车速度变化对车轮的振动-声辐射特性的影响,计算模型中考虑轮轨间的垂向相互作用,并考虑轮轨接触斑的滤波作用.根据车轮的实际尺寸建立车轮的三维实体有限元模型,采用分块Lanczos法求解车轮的固有频率振型,然后采用模态叠加法计算单个车轮结构在垂向不平顺激励下的动态响应,将车轮表面的速度处理成声学边界元模型的输入条件,计算车轮的滚动辐射噪声.数值计算中,研究车轮的不同部位(踏面、辐板和轮辋)在声辐射中所占的比重,以及不同的列车速度对车轮振动声辐射特性的影响.数值仿真计算为高速列车的轮轨降噪措施的制定提供一定的参考.     

离心泵作透平流体诱发内场噪声特性及贡献分析

对某离心泵作透平流体诱发的内场噪声特性进行数值计算和试验研究。在典型流量下,采用雷诺时均方法获取壳体壁面偶极子声源,并利用边界元方法(Boundary element method,BEM)求解出壳体偶极子源作用的流动噪声,基于有限元结合边界元的声振耦合法(Finite element method/boundary element method,FEM/BEM)计算出流体激励结构振动产生的内场流激噪声及考虑结构振动的流动噪声,分析不同性质噪声源的频谱特性,同时评估内场声源在各个频段下的贡献量。借助水听器对透平出口进行流体声学试验,获得了噪声的频谱特性。结果表明,离心泵作透平出口流体诱发噪声主要集中在中低频段,小流量工况低频噪声特性增强。壳体声源作用下考虑结构振动流动噪声的计算结果与试验结果在较大流量下吻合较好。壳体偶极子作用的流动噪声对内场噪声的贡献最大,其次是考虑结构振动的流动噪声,流激噪声对内场噪声贡献最小。结构的影响使得二阶叶频处声压增加,其余离散频率及宽频处声压均有所降低。该研究结果为低噪声叶轮机械设计提供了一定的参考。     

声屏障顶部噪声干涉装置的研究设计

交通干线道路旁安装的声屏障降噪效果不佳，在其声屏障顶部加装噪声干涉装置，可以有效减少噪声的绕射，增加声屏障的整体降噪性能。通过对噪声干涉装置的声学结构和内部吸隔声构造的研究，设计一种降噪效果好、质量轻、体积小的装置。将该装置在已建道路沿线的声屏障上进行改造使用，其对现有设施、现有条件、现有环境几乎不影响，而且成本较低、施工简单、降噪效果优良。     

STC-GV增压机隔声罩通风消声器声学性能仿真研究

为解决某制氧厂增压机组隔声罩通风问题,需要在隔声罩壁上开孔并安装通风消声器.首先利用NOR848声阵列成像仪识别了主噪声源为二级压缩机,继而采用近场声压测量对增压机二级压缩机进行了详细的噪声测试与频谱分析,并结合噪声源特性与降噪要求设计了一款三层串联式微穿孔板消声器.依据三维有限元理论和管道声模态理论初步确定了消声器结构参数,创建其声学模型,并利用有限元法分别分析膨胀腔长度、隔板数量、隔板位置等参数对传递损失的影响,并综合以上几种因素确定消声器最终结构.最后经有限元仿真求出消声器传递损失曲线,分析发现其在高频消声量达到要求,符合最初的降噪要求.     

汽车排气消声器边界元法降噪计算

用二维声学边界无法建立汽车排气消声器降噪计算模型，计算排气消声器的插入损失，经与汽车匀速行驶车外噪声试验比较，表明二维声学边界元模型是消声器设计的一种简捷有效的计算方法。     

基于边界元理论的鼓风机组管路振动噪声控制研究

针对鼓风机组管路振动噪声问题,应用结构声辐射理论和结构振动测量数据分析振动声辐射强度。以实测振动信号为依据,根据对低频段计算精度较好的边界元理论,应用有限元软件和Sysnoise声学仿真软件建立了实际声场的边界元流体模型和有限元结构模型的耦合模型,得到了模拟声场的仿真结果,并与实测结果进行比较,确定了主要噪声能量来源于管路振动造成的结构振动。通过分析振动的来源以及振动传递的路径和传递特性,确定了隔振降噪的方法。依据理论分析结果,对实际现场采取了有效的隔振降噪方法,隔振后降噪效果明显。     

基于电力声类比线路法的次级声源建模

进行有源噪声控制系统仿真时,为减少次级通路传递函数估计的失配,提出了基于电力声类比线路法的次级声源建模方法,并以滤波-X LMS算法为例,对采用该次级声源模型的控制系统收敛范围和降噪效果进行了研究。结果表明,该次级声源模型与通常的理想模型在幅值和相位两方面都存在较大差别,该次级声源模型系统的降噪效果远低于理想模型系统,同时低频收敛范围增大,高频收敛范围减小。该模型的建立为深入开展有源噪声控制系统仿真研究提供了一种新的次级声源建模方法。     

不同进口角度面板对贯流风幕机内流与噪声特性的影响

针对风幕机用贯流风机的降噪问题,采用了数值模拟与噪声试验结合的方法对其进行研究。将风机气动噪声作为优化目标,通过调整贯流风机进口面板的结构参数,改善贯流风机内部流动特性,达到降低气动噪声的目的。对4种不同进口面板结构的贯流风机,建立了三维CFD模型,模拟内部流动,分析其内流特性变化。在消声室进行噪声试验、在设计工况下,测试不同进口面板风机噪声,分析噪声频谱特性,探究进口面板改变所导致的内流与噪声频谱特性之间的关系。研究结果表明,在特定转速下,进口结构参数的改变会影响贯流风机进口回流涡的强度和范围,从而影响气动性能与噪声。模型B气动性能提升,流量提升1.5%,全压提升3%。模型C降噪效果明显,噪声降低3.3 dB(A)。     

高速公路噪声预测及声屏障降噪效果研究

人们生活水平的提升使汽车的使用数量大幅增加，导致高速公路上的噪声污染愈加严重。基于此，本文主要是对高速公路上的噪声进行预测，得到了详细的噪声数值。并采用了声屏障的方法进行降噪处理，分析出降噪的主要效果、对声屏障的结构进行优化、提出其他降噪的措施，通过研究使高速公路上的噪声得到大幅降低，降低噪声污染的危害。     

采用计算气动声学研究高速列车表面偶极子声源外辐射的指向性

将边界元声场分析方法与流体动力学分析技术有机结合起来,在某高速列车边界元模型中,导入流场脉动压力数据并在声学网格上转换成气动偶极子声源边界条件,采用直接边界元算法实现了基于表面偶极子声源的列车气动噪声外辐射声场的数值仿真,在此基础上对列车气动噪声外辐射场声压力分布规律以及车身表面偶极子源外辐射的指向性等特性进行了分析。研究表明:列车两侧的正横方向为车身表面偶极子声源主要水平声辐射方向,在离声源中心25m距离上可达80dB左右;车顶上方为主要横向声辐射声域,25m距离上可达83dB;频率越高,车身表面偶极子声源的指向性越强。     

基于减振器设计的高速列车地板降噪特性研究

为解决铁路列车在轻量化、高速化的过程中带来的一系列车辆振动和噪声问题,针对已有车体结构,重点研究了地板减振器参数变化对改善车辆隔声性能的影响。首先,开展车内噪声特性及车内噪声源识别测试,探明车内噪声的显著频段、主要声源源强及分布特性;其次,对比分析地板内部安装减振器前后车辆噪声特性的变化,明确地板减振器的降噪效果;最后,运用基于声学实验室测试的方法对地板减振器各类参数开展研究和优化设计。研究表明:地板结构为车内噪声主要传声结构和声源分布区域;安装地板减振器可以有效提高地板结构的隔声量,从而达到抑制车内噪声的目的;改变地板减振器刚度、邵氏A硬度、阻尼、载重及数量均对地板结构隔声性能有一定影响。本研究可为轨道车辆减振降噪设计提供依据。     

Sound Source Localisation for a High-Speed Train and Its Transfer Path to Interior Noise

Noise is one of the key issues in the operation of high-speed railways, with sound source localisation and its transfer path as the two major aspects. This study investigates both the exterior and interior sound source distribution of a high-speed train and presents a method for performing the contribution analysis of airborne sound with regard to the interior noise. First, both exterior and interior sound source locations of the high-speed train are identified through in-situ measurements. Second, the sound source contribution for di erent regions of the train and the relationships between the exterior and interior noises are analysed. Third, a method for conducting the contribution analysis of airborne sound with regard to the interior noise of the high-speed train is described. Lastly, a case study on the sidewall area is carried out, and the contribution of airborne sound to the interior noise of this area is obtained. The results show that, when the high-speed train runs at 310 km/h, dominant exterior sound sources are located in the bogie and pantograph regions, while main interior sound sources are located at the sidewall and roof. The interior noise, the bogie area noise and the sound source at the middle of the coach exhibit very similar rates of increase with increasing train speed. For the selected sidewall area, structure-borne sound dominates in most of the 1/3 octave bands.     

基于试验测试的桥梁与路堤区段高速列车车外噪声特性分析

高铁因线路形式不同使得其车外噪声特性有差异。为研究桥梁和路堤两种主要线路形式处的高速列车车外噪声特性,参考ISO 3095标准,使用78通道轮辐式声阵列、基于反卷积波束形成算法,对高速列车进行车外声源识别测试,使用自由场麦克风,对高速列车进行通过噪声测试,对比研究不同行车速度下两种线路形式处的高速列车车外噪声特性。结果表明,相同运行情况下,路堤段的通过噪声要比桥梁段的高0.1 dBA到1.8 dBA,且此差值会随列车运行速度的增加而增长。从车外声源分布特性来看,无论是桥梁段还是路堤段,300 km/h匀速运行时,高速列车的受电弓区域噪声均是最为显著的,其次是转向架区域。在桥梁段运行时,转向架区域噪声要略高于路堤段,这可能与桥梁段轨道整体刚度有关。在路堤段运行时,列车车身表面的噪声更大,这可能和路堤段的声音的地面反射有关。随列车运行速度的提高,两种线路对应的受电弓噪声差值逐渐减小,而转向架区域噪声的差值基本不随速度变化。     

电力变压器缩尺模型振动试验及其声学模型

首先,根据某电力变压器的缩尺比例模型在不同激振频率下箱壁振动相位和振幅的测试结果,得出当激振频率超过7阶模态频率时,其相位和振幅呈随机分布的结论,确定了电力变压器简化为点声源的划分形式;其次,建立了户外半开空间内电力变压器相干虚源模型,该模型考虑了声线多次反射形成的无限个虚源之间的干涉效应;最后,应用该相干虚源模型对存在相位关系的电力变压器组辐射声场进行计算,通过与边界元模型、ISO9613模型计算结果与实测值进行对比。结果表明,该相干虚源预测模型因考虑了相位信息,能反映出声波在不同位置处的传播趋势,比原有的ISO9613模型更为准确,验证了所提理论模型的可行性。     

波浪结构对圆柱-翼型湍流干涉噪声的影响研究

为探究波浪翼型的降噪效果,采用大涡模拟（LES）和边界元法（BEM）相结合的混合方法对3种不同波浪翼型进行模拟,并通过试验验证了仿真模型的可行性,进一步分析了3种不同波浪翼型（表面波浪Wavy airfoil-A、前缘波浪Wavy airfoil-B和前缘+表面波浪Wavy airfoil-C）对圆柱-翼型湍流干涉噪声的影响。研究结果表明：3种模型都能在一定程度上降低翼型湍流干涉噪声,其中Wavy airfoil-C模型降噪效果最好,降噪频率范围最广,其垂直流向方向总声压级降噪量可达6.7 dB;Wavy airfoil-C模型不仅能有效地降低翼型表面压力脉动、各截面上的湍流强度、升阻力系数波动、功率谱密度,还能利用其前缘波浪结构有效地减少前缘主声源区域的面积,且能利用其表面波浪结构的导流作用降低翼型后缘的声源振动幅值。     

基于超材料声屏障的 １０kV 开关站噪声控制

对 １０kV 开关站噪音特性进行了测试,在此基础上从声学理论出发设计了分形声学噪声屏障,对具有良好低频隔声性能的三阶隔声屏障进行了仿真分析,通过试验测量了噪声屏障对各频段噪声的衰减效果,验证了此声学超材料的降噪有效性;并且提出了一种结合超材料声屏障的有源噪声控制方法,来补偿声屏障边缘附近的绕射声波以进一步提升降噪性能.最后,设计搭建了一套结合超材料声屏障的噪声实验系统,并进行了试验验证.     

高速列车风道传声特性及其优化设计

空调系统噪声是高速列车静置噪声的主要噪声源之一,改善风道传声特性是其减振降噪的关键所在。针对某高速列车阻抗复合消声风道结构,采用FE-SEA混合法,建立了风道传声特性分析模型,计算了100～3 150 Hz频率区段的风道传声特性,同时,基于声学有限元法计算了风道结构的声学模态,并据此分析了风道传声损失峰值和谷值的成因。为提高风道传声损失,分别从声学阻性和抗性优化两方面着手,对风道进行优化,包括选材、吸声包数量和位置等优化设计。计算结果表明：吸声选材优化可显著提高其传声损失,最大可达11.3 dB;吸声包数量和位置优化可提高其传声损失4.8 dB;阻抗复合优化方案最高可提高风道传声损失15.6 dB。相关结论可为高速列车空调系统减振降噪提供参考。