高速列车表面气动噪声偶极子声源分布数值分析
高速列车气动声学噪声研究
高速列车气动声学噪声研究高速列车在现代交通中扮演了越来越重要的角色，对于加速人们的出行速度和提高交通效率有着不可替代的作用。
然而由于高速列车本身的运行机制，其所产生的噪声却成为了人们日益关注的问题。
对于高速列车气动声学噪声的研究，不仅可以帮助人们更好地理解运行机制，还可以推动相关技术的改进和发展。
高速列车运行所产生的气动声学噪声主要源自列车在行驶过程中与周围气体的相互作用，包括空气湍流引起的噪声、弥散噪声和尾迹噪声等。
其中，空气湍流引起的噪声是最突出的，通常占据了列车噪声总量的大部分。
因此，理解空气湍流对列车噪声产生的影响，成为研究高速列车气动声学噪声的核心内容之一。
空气湍流对列车气动声学噪声的影响与其涡旋结构密切相关。
当列车运行时，空气将会流经车身周围的激波、涡旋结构和流动失稳区域，产生各种复杂的声学效应，进而导致噪声的产生。
为了更好地了解噪声产生机理，研究人员通常会采用数值模拟、实验测试等多种方法。
在数值模拟方面，使用计算流体力学（CFD）进行列车空气湍流场模拟，是一种常见的方法。
模拟的过程中需要考虑气流稳定性、湍流模型、计算网格等因素，以便获得精确的湍流场数据。
同时，在实验测试方面，也有许多方法可以用来测量高速列车气动声学噪声。
其中比较常见的方法包括声学模型测试、风洞试验等。
在研究中发现，调整列车造型和减缓速度是减少列车噪声的有效方法。
例如，封闭式车厢、采用空气动力学设计等措施，可以降低列车与空气湍流之间的相互作用，从而减少噪声产生。
同时，增加隔音材料、降速等方法也能帮助减少列车噪声的产生，并能提高行驶安全性。
除了直接针对列车造型的改进和技术的提升，高速列车气动声学噪声的研究也需要考虑交通环境以及对周边环境的影响。
在城市化进程加快，人口密集度不断上升的时代，高速列车噪声不仅直接影响到周边居民的生活质量，也对社会经济和环境产生了负面的影响。
因此，将高速列车噪声研究与环境保护、城市规划等相结合，是未来研究的重要方向之一。
汽车气动噪声的数值模拟分析
汽车气动噪声的数值模拟分析随着车辆性能的提高及高等级公路的建设,车辆的速度越来越快，车辆外流场的气动噪声以车速的6次方的数量增长。
因而，当车辆的其它噪声得到有效的控制后,车辆的气动噪声就变得尤为重要了。
70年代，研究人员发现,车速为70km/h的情况下,气动噪声的范围为62~78dB,而在速度为110km/h的情况下,气动噪声的范围达到80~90dB。
新的研究表明,车速超过100km/h,气动噪声对车外噪声的影响己超过了其它噪声。
数值模拟方法可在新车设计初期的造型阶段进行气动噪声的预测，为选型及造型参数修改提供依据，从而可以较早地得到较理想的产品，避免产品缺陷。
文章以一款车型为例进行了气动噪声的数值模拟。
1湍流模型的选择气动噪声模拟可以选择几种不同的数值方法，大涡模拟可以得到精确的模拟效果，但要求生成的网格质量好，计算比较耗时。
在产品设计的初始阶段，往往需要噪声的大致分布情况，基于模型的噪声源方法可以解决这一问题。
模型的湍流动能输运方程：湍流动能耗散率输运方程：2模型网格的划分和计算域的建立模型是在CATIA软件上建立的，然后导入ICEMCFD软件中进行网格划分。
为了提高计算的效率，对模型的底部进行了简化处理。
根据经验，流场仿真计算所取的计算域到达一定的大小时，汽车的流场就不再受计算域大小的限制。
假设汽车模型长为L，宽为W，高为H，则计算域的取法为汽车前部取3L，侧面取4W，上部取5H，汽车后部取7L。
为了解决汽车求解域大，网格数目多的难点，按照离车身的距离不同，网格的大小也不同：离车身近的区域网格划分比较密，使之能够清楚的表现车身表面附近的细致情况。
而远离车身的区域，网格可以适当的稀疏，以减少网格的数量，节约计算时间。
最终网格划分结果如图1所示，网格数1369839。
3边界条件1)入口边界。
入口边界为速度边界。
2)出口边界。
出口边界为压力边界。
3)地面边界。
假设汽车行驶的工况：在静止的空气中（无风条件下）、平直的路面上等速直线运动。
高速列车的气动噪声产生机理研究
高速列车的气动噪声产生机理研究随着科技的不断进步，高速列车已经成为现代交通运输的重要组成部分。
然而，在高速列车运行过程中，噪声污染一直是难以解决的问题之一。
高速列车的气动噪声是其中一个重要的噪声源，对周围环境和列车乘客的舒适性产生不良影响。
因此，对高速列车的气动噪声产生机理进行深入研究，可以为噪声减低和列车运行的优化提供重要参考。
气动噪声是指由流体在通过物体表面时产生的噪声现象，而高速列车的运行引起的气动噪声主要来自列车外表面与周围空气的相互作用。
这种相互作用包括了空气的流动、涡流的形成以及气流的逆流等过程。
首先，高速列车的造成的气动噪声与列车的运行速度有关。
当列车速度增加时，气动噪声也会相应增加。
这是因为列车运动速度增加时，空气流动的速度也会增加，从而引起更强的气动噪声。
其次，列车的形状和外表面的几何结构也会对气动噪声产生影响。
不同类型的列车以及列车的车头、车身和车尾部分的设计都会导致不同的气动噪声特性。
此外，速度和列车形状变化引起的气流的剪切力也会产生气动噪声。
高速列车气动噪声产生机理的研究需要综合考虑多个因素。
首先，需要考虑列车与大气之间的相互作用。
高速列车行驶时，车头部分会形成压缩冲击波，而车尾部分则会产生损失波。
这些压缩冲击波和损失波将会通过空气传递出去形成气动噪声。
其次，高速列车的车体表面涂层和几何结构也会对气动噪声产生影响。
在车体表面，如果存在任何几何结构的不均匀性，将会导致气流速度的变化，从而加剧气动噪声。
此外，车体表面的涂层材料和质地也会对气动噪声的产生有一定的影响。
针对高速列车的气动噪声问题，研究人员提出了多种降低噪声的方法。
一种方法是通过对列车外形和车体表面的设计进行优化，以减少气流流动产生的噪声。
例如，通过改变车体的外形参数，如车头的半径和前后流场的过度，可以减少压缩冲击波和损失波的形成。
同时，在车体表面采用低噪声材料和涂层也能有效减少气动噪声的产生。
另一种方法是通过在车体表面添加障流装置或减震装置来降低噪声。
高速列车导流罩气动噪声优化分析
高速列车导流罩气动噪声优化分析发布时间：2022-09-06T08:14:11.462Z 来源：《科技新时代》2022年4期作者：李新一吴健[导读] 近几年，我国的铁路交通事业蓬勃发展，研制出的具有自主知识产权的高速列车，李新一吴健中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车工程研究中心，吉林长春130062摘要：近几年，我国的铁路交通事业蓬勃发展，研制出的具有自主知识产权的高速列车，其高速、舒适、快捷的特点已深受广大乘客的好评，但同时，高速列车的噪声问题也日益严重，成为限制列车提速的重要因素之一。
列车在行驶到一定速度时，气动噪声成为列车的主要噪声源。
本文利用仿真分析方法，针对受电弓导流罩装置结构进行优化分析，得到较优的导流罩结构，为后期的气动噪声风洞试验提供依据。
关键字：高速列车；气动噪声；导流罩；仿真分析随着我国高速铁路的快速发展的同时，许多制约着列车提速的问题随着列车运行速度的提高逐渐出现，空气动力学就是在这种环境下发展起来的[1]。
通过研究，列车的机械噪声（轮轨噪声）与气动噪声组成了高速运行列车的主要噪声[2]，并且当车辆时速超过300km/h 时，气动噪声成为列车的主要噪声源，随着速度大约以60log10V（V为列车运行速度）的关系增长，即随行驶速度的6次方增长[3]。
在高速列车的气动噪声源中，受电弓区域的气动噪声占比较大，因此，如何有效地降低受电弓区域产生的噪声是降低车辆整体气动噪声水平的重点问题。
本文从气动噪声的角度分析某型号动车组在导流罩前缘和后缘倾角变化后的气动噪声特性，与原始结构相比评估改形方案的优劣。
具体包括以下三方面工作：（1）直行升弓工况下，通过对导流罩前缘倾角改形前后的表面气动噪声和远场气动噪声特性对比分析，评估改形方案的优劣。
（2）直行升弓工况下，通过对导流罩后缘倾角改形前后的表面气动噪声和远场气动噪声特性对比分析，评估改形方案的优劣。
（3）直行降弓工况下，通过对优化后的导流罩前缘倾角和后缘倾角的表面气动噪声和远场气动噪声特性对比分析，验证在降弓工况的效果。
高速列车表面气动噪声偶极子声源分布数值分析
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单极子声源项（ｃ项）积分可不必考虑”４’”ｏ；在文 献［１２］中ＩｊｇｈｔｈｉｌＩ指出：流场中四极子声源与偶极 子声源强度之比正比于马赫数的平方，而高速列车 的运动仍属于低速运动（远小于马赫数），其四极
子源噪声强度远小于偶极子声源，故四极子声源项
流场计算域为长方体形状，入口距车前端２倍 车长，出口距车后端４倍车长，高度为４倍车高，宽 度为４倍车宽．车身表面贴体网格采用三角形网 格，为了更好捕获车身表面附近湍流场参数．在边 界附面层区域内，按照ｌ：１．３的比例拉伸成３层三 棱柱附面层网格．其它计算区域体网格的划分选用 四面体网格，采用分层加密的方式，对车体近壁层 的网格加密，远离车体的网格采用稀疏网格，以减 少计算量，加快收敛速度．同时利用其对称性，沿车 身纵向对称平面截取一半作为计算域，以节约计算 机资源，空间体单元约为１８７万，见图３．声源网格 则主要用于在直接边界元中生成声源边界条件，其 网格大小是由所分析频率的上限所决定的，文中采 用四边形贴体网格，最大单元长度为１８ ｍｍ．
流相互作用而产生不同频率的压力脉动，是诱发车
辆产生气动噪声的主要原因．各国发展高速铁路和
高速列车的同时，均对高速车辆气动噪声方面做了
收稻日明：２０ｌｌⅢ３．２２
基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（２０１００１８４１１０００２）；重庆市自然科学基金计划项目（ｃＳＴｃ，２００８ＢＢ７３４１）；重庆 市教委科学技术研究项目（ＫＪｌ００８１ １） 作者简介：郑拯宇（１９６９一），男，讲师，博士研究生，研究方向为车辆空气动力学及环境工程、工程力学、计算机应用技术等， Ｅ－ｍａｉｌ：ｚＩＩｅｎｇｚｈｅｎｇｙｕ＠１２６．ｃｏｍ 通讯作者：李人宪（１９５４一），男，教授，博上，主要研究方向为车辆空气动力学，Ｅ．ｍａｊｌ：ｒ】【ｌｉ＠ｈｏｍｅ．ｗｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
高速铁路车辆的空气动力学与气动噪声控制
高速铁路车辆的空气动力学与气动噪声控制随着科技的进步和人们对快速、便捷交通的需求不断增加，高速铁路成为了现代交通的重要组成部分。
然而，高速铁路车辆的运行过程中产生的空气动力学与气动噪声问题却成为了限制其发展的重要因素。
本文将探讨高速铁路车辆空气动力学与气动噪声产生的原因，以及对其进行控制的方法和技术。
一、空气动力学的基本原理在高速铁路车辆行驶过程中，空气动力学是产生车辆轨道噪声和车体振动的主要原因之一。
高速列车行驶时会形成一个大气动动压区域，空气在车体前缘与车轮转向部分受到压缩，从而产生气流扩散和湍流现象。
这些现象会引起气流分离和涡旋的形成，从而导致车体振动和噪声的产生。
二、空气动力学与气动噪声的主要问题（一）车体振动问题高速列车行驶时，由于空气的压缩和湍流现象，会对车体表面施加不规则的压力，从而导致车体振动。
这种振动会对乘客的乘坐舒适性和列车的稳定性产生不利影响，同时也会增加轨道噪声的产生。
（二）气动噪声问题高速列车行驶时，空气的压缩和湍流现象会引起较大的气动噪声。
这种噪声不仅会对列车乘客和附近居民的生活造成困扰，还会对环境产生破坏。
三、空气动力学与气动噪声控制的方法和技术为了解决高速铁路车辆的空气动力学与气动噪声问题，人们采取了一系列的控制方法和技术。
（一）减小车体阻力减小车体阻力是控制空气动力学噪声的关键。
通过优化车体外形设计，采用减阻器和降噪材料等手段，可以有效降低车体的阻力，减少空气动力学噪声的产生。
（二）优化车轮设计车轮是高速列车行驶时产生气动噪声的重要原因之一。
通过优化车轮的结构和材料，降低车轮与轨道之间的摩擦系数，可以减少气动噪声的产生。
（三）引入隔音设备在高速列车的设计中引入隔音设备，如隔音板、吸声材料等，可以有效降低列车内部噪声和车体振动，提升乘客的舒适性和列车的运行稳定性。
（四）建立噪声防护措施在高速铁路沿线建设噪声防护措施，如噪声屏障、噪声隔离墙等，可以有效减少列车行驶时产生的噪声对周边环境的影响。
高速铁路运输气动噪声分析与降解方法探讨
高速铁路运输气动噪声分析与降解方法探讨随着高速铁路运输的发展，气动噪声问题日益凸显。
气动噪声是指高速列车行驶时凭借空气流经引起的噪声，对周围居民和环境造成了一定的影响。
因此，对高速铁路运输气动噪声进行准确分析并提出降解方法是一个重要的课题。
在分析高速铁路运输气动噪声之前，我们首先要了解气动噪声的产生原因。
当高速列车行驶时，空气流经车体、车窗、车轮、电缆等部件，会产生涡流和尾迹，同时也会引起噪声。
这些噪声主要包括空气波噪声、涡流噪声和尾迹噪声。
因此，针对这些噪声成因，我们可以制定相应的降噪措施。
针对高速铁路运输气动噪声的分析方法有很多种，下面我们将介绍两种经常应用的方法。
首先是数值模拟方法。
这种方法基于计算流体力学的原理，通过数值模拟计算，并得到噪声的预测结果。
数值模拟方法在预测和分析气动噪声中应用广泛，其优点是可以快速计算出复杂流动条件下的噪声分布，提供详细的噪声信息。
此外，数值模拟方法还能够评估不同降噪方案的效果，并指导设计优化。
但是，数值模拟方法也存在一些限制，如计算量大、模拟结果与实际情况存在差距等。
另一种分析方法是实测数据分析法。
通过在实际运行的高速铁路上采集噪声数据，对其进行分析和处理。
这种方法可以直接反映铁路运输中的噪声情况，具有更高的可靠性。
实测数据分析法可通过测量、分析和比较来取得准确的噪声信息，并进一步对噪声来源和影响因素进行分析。
然后可以根据分析结果制定相应的降噪方案。
除了分析方法，还有一些常用的降噪方法可以应用于高速铁路运输气动噪声的控制与降低。
首先是提高车身设计。
通过优化车体外形、减小空气阻力，降低噪声源的产生。
例如，采用空气动力学设计来减小涡流的产生，减少气动噪声的辐射。
其次是采取隔音措施。
可以在车体内部和外部表面使用隔音材料，减少气动噪声的传播和振动。
同时，还可以使用隔音窗户和隔音门等设备，减少噪声对内部空间的传递。
第三是优化轨道设计。
适当改善铁路轨道的几何形状和结构参数，可以减少列车行驶过程中产生的噪声和振动。
高速列车气动噪声特性分析及其控制
高速列车气动噪声特性分析及其控制随着高速列车的运行越来越频繁，气动噪声成为了影响列车行驶舒适性的主要因素之一。
在高速列车中，气动噪声主要由列车运行时与空气的摩擦所产生的气流声和空气流动所引起的涡旋噪声组成。
因此，对高速列车的气动噪声特性进行分析，以及有效地控制噪声，对于提高列车行驶的舒适性及其使用寿命具有重要意义。
一、高速列车气动噪声的特性分析高速列车气动噪声的特性是由列车的运行速度、车身外形、风阻特性以及空气性质等因素共同决定的。
其中，列车运行速度是影响气动噪声最重要的因素。
在列车高速运行时，气动噪声主要是由瞬间所产生的气动力引起的。
气动力是由于列车在空气中移动而产生的渐进压强差所引起的。
不同的列车速度会产生不同的气动力和气动噪声。
此外，车身外形和风阻特性也对气动噪声的产生起着重要的作用。
列车的车头设计经过了不断的优化，以减小平均运动阻力系数，但是车顶和侧面的流线设计并不完全。
这些不太完整的表面都会产生涡流和紊流，并且产生噪声。
二、高速列车气动噪声的控制为了控制高速列车的气动噪声，需要从以下几个方面入手。
1、减低列车与空气之间的阻力列车运行中产生的气体扰动最主要的来源是空气与车辆表面的摩擦。
因此，在设计列车时，需要具备减小阻力的能力。
目前，列车的车头设计已经相当成熟，可以减小运动阻力系数。
同时，列车的车窗和车门等部位也需要采用适当的密封措施，防止气体进入车内，从而减小气体扰动产生的噪音。
2、采用降噪技术目前，列车行驶过程中，采用的主要降噪技术有：被动噪声控制技术和主动噪声控制技术。
（1）被动噪声控制技术：被动噪声控制技术的主要目的是减低高速列车所产生的噪声，以保证乘客的舒适度。
该技术一般采用狭缝吸声器或声学环境控制技术等。
（2）主动噪声控制技术：主动噪声控制技术是通过引入消噪装置来达到降低噪声的效果。
主动噪声控制技术主要有智能噪声控制技术和反噪声技术两种。
3、采用先进的材料和技术为减小高速列车的气动噪声，还可以采用更加先进的材料和技术，如减音材料、空气动力学技术等。
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高速列车表面气动噪声偶极子声源分布数值分析
郑拯宇;李人宪
【期刊名称】《西南交通大学学报》
【年(卷),期】2011(046)006
【摘要】以Lighthill方程为基础,采用边界元法并与计算流体动力学相结合,对高速列车表面气动噪声偶极子声源进行数值分析,以获得高速列车表面气动噪声偶极子声源分布.探讨了不同车速工况下列车车身表面气动偶极子声源的强弱及其分布特征,在此基础上对基于表面气动偶极子声源的列车外部气动声场进行了数值分析.研究表明:列车运行速度为270 km/h、频率为2.5 kHz时,声压级在90 dB以上的气动偶极子声源主要分布在车底转向架附近,其最大声源声压级约97 dB,是高速列车主要的气动噪声源区.
【总页数】7页(P996-1002)
【作者】郑拯宇;李人宪
【作者单位】西南交通大学机械工程学院,四川成都610031;重庆理工大学重庆汽车学院,重庆400054;西南交通大学机械工程学院,四川成都610031
【正文语种】中文
【中图分类】O354
【相关文献】
1.高速列车车身表面气动噪声源研究 [J], 刘加利;张继业;张卫华
2.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 [J], 郑拯宇;李
人宪
3.分流三通气动噪声偶极子声源特性的数值分析 [J], 刘雅琳; 王珂; 赵蕾
4.高速列车气动噪声源强及分布特性数值仿真分析 [J], 柳润东;何财松;李晏良
5.高速列车气动噪声源强及分布特性数值仿真分析 [J], 柳润东;何财松;李晏良因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。