Koch雪花表面织构设计与高铁空气摩擦噪声分析

应用计算流体动力学理论和仿生设计方法,模仿雪花的分形结构,在高速列车车厢表面设计了Koch雪花表面织构,探求其对降低高速列车车体表面空气摩擦噪声的影响。采用非结构化混合网格和RNG k??模型求解可压缩N-S方程,基于宽频噪声源模型求解空气摩擦噪声分布。计算结果表明:在Koch雪花织构内部产生二次涡,大大降低了空气与高速列车表面的空气摩擦噪声。为了进一步探求表面织构对高速列车降噪的影响,设计了由两种不同尺度的Koch雪花基元交叉排列组成的确定性多尺度表面织构和由Koch雪花基元与圆坑基元交叉布置形成的确定性复合表面织构。结果表明,确定性多尺度表面织构的降噪效果要优于单一织构,而确定性复合表面织构的降噪效果不如单一表面织构中降噪效果较好的那种。