姚永芳 孙振旭,† 刘文 杨国伟

高速列车受电弓气动噪声特性分析

姚永芳1,2孙振旭1,2,†刘文3杨国伟1,2

1.中国科学院力学研究所流固耦合与系统力学重点实验室, 北京 100190; 2.中国科学院大学, 北京 100190;3.西门子工业软件(北京)有限公司, 北京 100101; †通信作者, E-mail: sunzhenxu@imech.ac.cn

以某高速列车受电弓为研究对象, 探讨其在 350km/h 速度下的气动噪声特性。采用延迟脱体涡模拟(DDES)和声学有限元(FEM)相结合的方法, 分析带导流罩受电弓在升起和下降状态下, 近场和远场气动噪声空间分布规律和频谱特性, 研究流场计算时不同建模方式对诱发噪声幅值和指向性的影响以及壁板的反射和散射作用对噪声频谱特性的影响。结果表明: 1)在本文选取的受电弓外形和开口方向下, 降弓和导流罩诱发噪声略大于升弓和导流罩诱发噪声; 2)导流罩在低于 300Hz 的低频区诱发噪声比例较大, 而受电弓在 300Hz后诱发噪声影响较大; 导流罩诱发噪声在升弓情形时所占比例相对较大; 3)在指向性上, 导流罩诱发噪声在受电弓前部贡献较大, 受电弓诱发噪声在后部区域贡献较大; 在列车正上方区域, 弓体诱发噪声大于导流罩诱发噪声, 是主要的气动噪声源。

高速列车; 受电弓; 气动噪声; 脱体涡模拟; 声学有限元

随着高速列车速度的提高, 很多低速时可以忽略的问题变得不容忽视, 高速列车气动噪声问题更加突出。张曙光[1]的研究表明, 当高速列车运行速度超过 250 km/h时, 气动噪声超过牵引噪声和轮轨噪声, 占据主导位置, 并与列车运行速度的六次方成正比。……