高速列车受电弓导流罩气动噪声特性分析

针对高速列车受电弓区域气动噪声问题,采用大涡模拟和FW-H声学模型重点对列车在250 km/h、350 km/h运行时受电弓导流罩气动噪声进行数值模拟,建立了车体+受电弓导流罩的计算模型,分析导流罩表面偶极子声源分布和气动噪声频谱特性。研究结果表明：350 km/h下导流罩表面气动噪声整体大于250 km/h;两种速度下导流罩表面偶极子声源分布规律在频域表现一致：在高频阶段声压级明显低于低频阶段,5 000 Hz下最大声压级仅为20 Hz下的40%;导流罩表面最大声压级都诱发于凹腔与后引导面的过渡处,20 Hz下分别可达136 dB、143 dB。此外,导流罩近场和远场气动噪声频谱曲线相似,均是一种宽频噪声,且能量主要集中在150～950 Hz,对后续更高速级列车受电弓导流罩降噪结构设计和隔声材料的选取有一定实际参考意义。     

高速列车集电部的气动噪声研究

针对铁路提速后高速列车集电部气动噪声过大的问题,在集电部引入导流罩,应用Fluent对不同速度下含导流罩及不含导流罩的外流场和气动噪声分别进行数值模拟和分析。计算结果表明,引入导流罩后集电部的气动噪声有明显降低,集电部产生的气动噪声以偶极子声源为主。     

高速列车受电弓气动噪声频谱分析

受电弓是高速列车上主要的气动噪声源,而受电弓气动噪声又是宽频噪声,其气动噪声的声压级和频率可能达到多大的水平目前还没有定论。利用斯特劳哈尔数和圆柱绕流数值计算,依据受电弓杆件最小直径估算了其峰值计算频率。基于Lighthill声类比理论的混合方法,计算分析了某高速列车受电弓的表面偶极子声源大小及分布,并以此为基础,计算了受电弓的远场气动噪声。计算结果表明:支撑滑板、转轴是受电弓的主要气动噪声源;随列车运行速度的提高,受电弓远场气动噪声增大,最大声压级所对应的频率值增大;受电弓宽频噪声的高声压级频段持续到接近3000Hz,与车体的气动噪声相比,其高声压级持续的频段更宽。     

橫风作用下导流罩高度对受电弓气动特性影响

建立接触网-受电弓-导流罩-列车整体模型,基于分离涡模拟方法,研究了橫风作用时不同导流罩高度下受电弓非定常气动特性,分析了涡量、流线、气动荷载等的变化规律.结果表明:导流罩高度为100 mm时分离涡向橫风背风侧偏转显著,导流罩高度增加为400 mm时对受电弓下部杆件、车体连接处等作用增强;导流罩高度为200 mm时横风作用产生的绕流场偏转的效应明显得到改善,流场分布在纵向呈较好的对称性,其阻力系数的增幅远小于受电弓所受横向力的降幅,同时大幅降低了倾覆力矩和侧偏力矩,故在恶劣的风环境下采用200 mm高度的导流罩是可取的.研究结果对横风作用下导流罩高度对受电弓气动特性的影响研究具有重要意义.     

基于降噪研究的导流罩设计

针对铁路提速后高速列车集电部气动噪声过大的问题,在集电部引入导流罩,根据前倾角、引导面长度、前倾面与引导面的导圆半径这三个参数设计导流罩,应用Fluent对不同导流罩的外流场和气动噪声进行数值模拟和分析。计算结果表明,当导流罩的前倾角越小、引导面的长度越长、前倾面与引导面的导圆半径越大时,导流罩的表面总声功率与阻力系数越小。     

高速列车受电弓气动噪声特性研究

为研究高速列车受电弓气动噪声特性,利用大涡模拟方法计算高速列车受电弓表面脉动压力,并将其作为远场声场计算输入;利用Lighthill声学比拟理论计算高速列车受电弓远场气动噪声,并研究其声压级特性、频谱特性及速度依赖规律。计算结果表明:高速列车受电弓气动噪声的声压级在纵向方向上变化较大,最大声压级位于受电弓后方横截面上;声压级在距轨面0.5~5.0 m的垂向方向上变化较小,最大差异在0.5 d B以内;声压级在距轨道中心线7.5~30 m的横向方向上发生衰减,且不同车速下声压级衰减12.0~12.3 d B。通过频谱分析发现,受电弓气动噪声的主要能量分布在100~700 Hz,主要频率随车速增加往高频部分移动;受电弓气动噪声的功率谱密度随测点距轨道中心线距离的增加显著减小,但其主要频率基本不发生变化。受电弓气动噪声声压级随着车速的增加而显著增大,且与车速的对数近似成线性关系。     

轴流式通风机离散噪声的大涡模拟研究

采用计算流体动力学(CFD)和计算声学(CAA)相结合的方法,对轴流式通风机的离散噪声进行了数值模拟。在定常流动数值计算的基础上,利用宽频声源模型确定了轴流风机主要气动噪声源的位置;采用大涡模拟(LES)方法结合FW-H声学模型,模拟了轴流风机的离散噪声分布。研究结果可为低噪声轴流风机参数优化和结构设计提供参考。     

高速列车不同位置受电弓非定常气动特性研究

为研究高速列车不同位置受电弓的非定常气动特性,基于计算流体动力学理论,建立高速列车空气动力学模型。列车模型采用八节编组,包括头车、六节中间车和尾车。受电弓为双弓模型,包括一个升弓和一个降弓,安装于第一节中间车的前端或后端,或者安装于第六节中间车的前端或后端。采用分离涡模拟(Detached eddy simulation,DES)方法对明线无横风环境下运行的高速列车周围流场进行数值模拟,列车运行速度为350 km/h,得到高速列车不同位置受电弓受到非定常气动力的时域特性、频域特性以及受电弓周围非定常流场结构。结果表明:受电弓安装位置沿列车纵向向后,受电弓气动阻力和升力的时域均值都呈减小的趋势;升弓开口运行时,受电弓气动升力时域均值都小于闭口运行时,升弓滑板气动升力和侧力的波动幅值也都小于闭口运行时;升弓滑板的升力和侧力波动呈现典型的宽频分布特性,其主要频率位于0~300 Hz范围内。     

受电弓下沉对其气动和声学行为的影响

为研究受电弓下沉对其气动行为和声学行为的影响,建立了考虑安装平台的高速受电弓计算模型,基于计算流体力学和声学类比理论,对受电弓的气动和声学行为展开数值模拟。受电弓下沉高度分别设为100、200、300、400和500 mm,通过风洞试验验证了数值计算方法的合理性。仿真结果表明：随着受电弓安装平台下沉高度的增大,绝缘子和底架迎风面正压减小,受电弓气动阻力减小;安装平台气动阻力先增大后减小,通过优化腔体过渡倾角可显著减小安装平台所产生的气动阻力;当安装平台下沉高度为300 mm、腔体倾角为30°时,受电弓开口、闭口运行时其气动阻力分别减小2.0%、1.8%,整车阻力分别减小1.4%和1.1%;受电弓气动噪声具有明显的主频特性,主要频率约为330 Hz,能量主要集中在400～2500 Hz范围内;安装平台下沉后,绝缘子和底架周围流体流速减小,绝缘子和底座的表面声功率显著降低;安装平台下沉300 mm时,受电弓远场气动噪声最大声压级减小2.02 dBA,平均声压级减小1.31 dBA;受电弓下沉可改善其气动和声学性能。     

CRH380A型高速列车远场气动噪声计算分析

随着运行速度的提高,高速列车的通过噪声显著增加,由于气动噪声与列车运行速度的4~8次方成正比,气动噪声有可能成为高速列车的主要噪声源。基于Lighthill声类比理论的混合方法,结合完美匹配层边界条件和高阶单元,利用有限元法对CRH380A型高速列车远场气动噪声特性进行了计算分析,得到了列车远场噪声的分布情况、影响区域和传播方向。结果表明:高速列车表面偶极子噪声源由车身向列车四周辐射,随着距车身距离的增加,辐射噪声不断衰减;随着频率的增加,高速列车周围各处噪声均下降,高声压级噪声的区域缩小,声压级分布渐趋于均匀;列车运行速度为300km/h时,标准测点处的噪声时域等效声压级为87.11dB,与实验实测值接近;不同运行速度下,标准测点处的噪声在很宽的频带内存在;随着运行速度的增加,标准测点处噪声声压级在频域和时域内都增加。     

一种货车尾部的飞翔导流罩仿真设计

为了有效减小厢式货车在高速行驶过程中的气动阻力,提出了基于3Dmax建模的高速公路厢式货车导流罩设计,命名为飞翔导流罩。以高尔夫球表面的凹坑设计为设计思路,以改进类似设计的弊端为目标,运用3Dmax建模设计此导流罩。对该模型进行分析模拟后,结果表明该设计在高速行驶厢式货车的减组中,具有广泛的应用前景。     

某轻卡导流罩CFD分析及设计优化

以某型国产厢式轻型卡车为研究对象,建立几何模型、有限元模型,利用CFD软件对原模型进行数值模拟分析。分析得出的驾驶室与货箱之间高度差区域存在的明显正压区,即为文中空气动力学优化的关键。通过对驾驶室顶部加装导流罩后的模型进行数值模拟,得出导流罩使轻卡的气动阻力大幅减小。采用拉丁超立方试验设计方法继续对导流罩的尺寸位置进行优化,对决定导流罩尺寸的两水平因子设计试验,寻找导流罩的最优尺寸,得到最优导流罩模型的气动阻力系数为0.5486。     

基于SEA-PSA的地铁车内噪声顶层指标分解方法

地铁列车低噪声设计最基本和关键的第一步是为轨道车辆各主要部件分配声学指标,使其噪声性能满足低噪声设计目标限值,为此,本文提出一种基于SEA-PSA的地铁噪声顶层指标分解方法.首先,以一节地铁列车作为算例,基于统计能量分析(SEA)理论建立车内噪声模型并验证.然后,基于参数灵敏度分析理论,使用向前差分计算不同输入参数的灵...     

高速列车头车气动噪声的控制方法研究

提出了高速列车头车远场气动噪声的改进方案,并进行了仿真研究。首先完成了9组不同车头形状的全尺寸头车模型和流场流域的创建,并通过k-ε湍流模型计算稳态流场;其次在稳态流场的基础上,采用宽频带噪声模型计算了头车表面的气动噪声源;利用大涡模拟(LES)方法计算瞬态流场,进而获取车身外表面的压力;再基于瞬态流场,采用Lighthill声比拟理论研究了头车的远场气动噪声的计算。最后,将不同形状头车的气动噪声的仿真分析结果相对比,验证改进方法的可行性。这里的研究,将对高速列车噪声的有效控制提供一定的技术支持,有着较重要的科学意义和实际研究价值。     

基于VA One的单轨列车车内噪声预测与控制

以跨座式单轨列车为研究对象,利用统计能量法软件VA One建立了单轨列车SEA噪声预测模型,对中空铝型材等采用了等效隔声处理的方式,对噪声源采用理想噪声源作为载荷激励,对车内噪声进行预测分析,找出了主要噪声来源;同时对整车加载声学包,预测分析其降噪效果,为后续进行降噪设计从而研制出低噪声单轨车辆提供了指导性意见和建议。     

高速电梯气动特性研究

运用CFD仿真技术数值计算高速电梯的气动特性参数.通过分别对不安装导流罩、装有三角形、椭圆形和圆弧形导流罩电梯模型的仿真结果进行比较,分析高速电梯气流速度较大、气动旋涡较强的区域,为高速电梯导流罩外形设计提供合理的方案.     

CRH3列车车头曲面气动压力稳态数值模拟

针对列车提速所引起的铁路噪声问题,尤其是在高速运行情况下占主导的气动噪声问题。通过对列车模型的气动噪声进行稳态数值模拟分析,探究列车不同速度运行时的表面压力分布情况,从而为列车的车身设计提供参考。在Lighthill声学理论的基础上,采用常用的k-ε模型以及SIMPLE算法进行计算,分别对CRH3列车在300km/h和350 km/h的运行速度下的稳态模拟结果进行分析,研究不同速度下列车头部各部分的流场特征。     

基于3Dmax的高速公路厢式货车导流罩的仿真设计

为了有效减少厢式货车在高速行驶时的气动阻力.提出了基于3Dmax建模的高速公路厢式货车导流罩设计.以高尔夫球表面的凹坑设计为思路,以改进类似设计的弊端为目标,运用3Dmax建模设计导流罩.对该模型进行分析模拟后.结果表明该设计对高速行驶中厢式货车的减阻效果显著,具有广泛的应用前景.     

高速受电弓开闭口运行气动特性及对比研究

受电弓的气动性能严重影响其受流质量,是高速列车安全运行的关键要素之一。基于计算流体动力学理论,建立高速受电弓空气动力学模型,对比分析了高速受电弓在开口和闭口两种运行状态下的流场结构和气动力特性。数值模拟得到的受电弓气动阻力与风洞试验误差为4.07%,弓头气动升力的误差为7.95%。研究结果表明:在研究的速度等级范围内,高速受电弓开口运行气动阻力比闭口运行大2.24%～3.33%,弓头升力较闭口运行大5.45%～7.98%;不同开闭口运行状态对弓头滑板升力的影响较小。在同一开闭状态下,当高速受电弓运行速度大于等于400 km/h时,气体压缩效应对受电弓气动阻力的影响较大,且随速度的增加而增大,然而,气体压缩性对弓头气动升力的影响较小。     

导流罩对空调器室外机噪声的影响

为了明确导流罩对空调器室外机噪声的影响,利用数值模拟的方法对室外机内部气体流动进行了计算,研究了室外机出风口相对湍流强度的变化,分析了导流罩宽度、导流罩导弧对室外机噪声的影响。通过计算分析和试验验证,表明空调器室外机导流罩的宽度存在一个最佳值使室外机的噪声最小。同时,根据导流罩导弧对室外机噪声影响的规律设计出双导弧导流罩,经过试验验证分析,表明双导弧导流置与目前普遍使用的导流罩相比具有更好的气动性能,能进一步降低空调器室外要的噪声。