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图 为列车以的速率运转时的车身概况压力云图

发布时间: 2019-11-01

西南交通大学硕士研究生学位论文第页而正在分歧的时辰 声压也不尽不异 因而声压是空间和时间的函数 即能够暗示成 。同理 由声扰动惹起的介质密度的变化量 。存正在声压的空问称为声场。声场中某瞬时的声压值称之为瞬时声压。正在必然时间间隔中 瞬时声压对时间取均方根值 则称之为无效声压 其数学表达式为 中下标—

西南交通大学硕士研究生学位论文第页而正在分歧的时辰 声压也不尽不异 因而声压是空间和时间的函数 即能够暗示成 。同理 由声扰动惹起的介质密度的变化量 。存正在声压的空问称为声场。声场中某瞬时的声压值称之为瞬时声压。正在必然时间间隔中 瞬时声压对时间取均方根值 则称之为无效声压 其数学表达式为 中下标——指的是无效值 一取平均时间间隔 能够是一个周期或者比周期大的时间间隔。 声压级 声压的无效值取基准声压的无效值之比称之为声压级 。单元 分贝 。其数学表达式为 ——基准声压凡是取 计权声压级】目前正在各行业中 常用的加权声压级次要有四种 别离为 一计权声压级 计权声压级。此中 计权声压级是近年来利用最多的噪声客不雅评价量 它是最能反映人耳声声响度的频次响应。同时 计权声压级取噪声对人们言语交换的干扰、对听力的毁伤、对健康的风险和惹起人们的焦躁度均有较好的相关性。因而 正在本文中针对车内低频噪声的声压级评价丰如果采用的 一计权声压级。 等效持续 计权声压级‘ 评价噪声对或者对车内乘客的影响程度时 不单要考虑噪声的大小 并且要考虑噪声的感化时间。有时噪声的声压级很高 可是感化时间却较短 有时噪声的声压级相对较低 可是持续时间很长。为比力二者对或者车内乘客的影响程度 比力恰当的评价量可采用等效持续 计权声压级三。。。它合用于非稳态噪声 本文中的计较工况 两车交会、地道通过 以一个声压级暗示该段时间内的噪声大小 ——瞬时声压级丁——丈量时间。等效声压级被很多国度包罗我国正在内都已采用来评价噪声 但其有个凸起的错误谬误就是略去了噪声的变更特征。因而有时会低估噪声的效应 出格是含有脉冲成分取纯音成分的噪声。好比木文中 当两车交会过程中 会有较大的冲击波发生 使正在该过程中噪声较为凸起 交会竣事后噪声又回至明线单车单车运转的噪声程度。同样 当列车通过地道时 会有压缩波和膨缩波发生 使列车正在地道中运转时 将会产牛较大的嗡嗡声 而正在出地道日寸‘ 将会产牛较大的爆炸声音。西南交通大学硕士研究生学位论文第 皇毫詈皇为取我国噪声评价尺度中所采用的评价量分歧本文中所利用的 计权声压级即是此噪声评价量。 。频谱特征【 】为领会声源噪声的频次特征 常进行频谱阐发。为进行噪声节制 常常要做 计权的频谱阐发 获得 计权谱。频谱特征次要是用于确定节制噪声的频次范畴。本文中对高速列车车内低频气动噪声的阐发 均是基于频谱关系进行的。 车内声学鸿沟元法节制方程 声学 方程假如高速列车车内的气体是平均的、非黏性的抱负气体。基于质量守恒定律能够获得声波的持续方程为 ——均衡形态下的空气密度——由扰动惹起的空气密度的变化量 ——微元体内单元体积的体积速度惹起的附加质量——列车四周的空气的振动速度 。——均衡形态下的声压’——由扰动惹起的空气声压的变化量。假定声波过程中是绝热的 故能够获得必然质量的抱负气体的声压取速度之间的关系式 对于空气来说一 操纵级数展开 获得声波的物态方程 并去掉它们的高阶小量介质、非粘性和绝热形态体内的纵向波的线性声学波动方程 西南交通大’学硕士研究生学位论文第页下面操纵分手变量法求解式 获得出名的声学 方程为 ——波数——角频次 声学鸿沟前提正在对高速列车车内声场阐发的鸿沟是封锁的 只需确定出其内声场的鸿沟前提 方程的解即是独一的。对于车内封锁声场的鸿沟前提丰要有三类声压鸿沟前提 速度鸿沟前提和声鸿沟前提 。因为正在计较车内噪声之前是对车体进行布局无限元瞬态阐发获得车体的振动位移 故本文中是将振动位移做为声学仿实的鸿沟前提。而我们能够对振动位移对时间求导 便获得振动速度 因而本文将选用速度鸿沟做为高速列车车内低频气动噪声声学鸿沟前提。正在速度鸿沟前提 声学方程的解 应满脚 ——暗示。上的法向速度。 声学间接鸿沟元法 进行数值求解时目上次要有两种方数值法 声学无限元法 和声学鸿沟元法 。按照声场能否封锁 声学边晃元法又分为了声学间接鸿沟元法 声学间接鸿沟元法。本文次要对车内声场进行阐发 因而丰要采用的是间接鸿沟元方式进行仿实阐发的。下面临间接鸿沟元方论做简单的引见。声学间接鸿沟元法起首需要将声学鸿沟 。离散成很多的单位 。。和节点 每个单位内的肆意点的声压 和法向速度 能够由该单位的节点上的声压口。 和法向速度 。取单位形函数 暗示出来 匕的节点数量。将单位形函数 整合成全局形函数 正在整个鸿沟元网格。上变为 ——暗示所有鸿沟元网格上的节点数量。西南交通大学硕士研究生学位论文第 页正在间接鸿沟元中 对一些节点的声压和振动速度未知时 好比说节点 矩阵其元素别离为城 一引此中函数 该当满脚 因而对于间接鸿沟元网格上的肆意一个节点都能够写成一个矩阵的形式为 矩阵其每行都是由 。形成。对于车内声场不正在鸿沟元网格上的肆意一点处的声压 可由间接鸿沟元 。上的声压伽 和法向的振动速度也 积分获得 ——系数袒阵向量其元素别离为 本章小结本章简要的引见了列车空气动力学根基理论、列车瞬态阐发根基节制方程以及高速列车车内低频气动噪声的根基理论总结为以下几点 引见了列车空气动力学根基节制方程 拔取大涡模仿法 的湍流模子以及确定无限体积法 的数值求解方式 简单引见了瞬态动力学根基节制方程 以及拔取 法现式时间积分法对其进行数值求解 对噪声的几个根基物理量的意义 声学 方程的简单推导以及基于间接鸿沟元法 对声学 方程的数值求解方式做了简单的引见。是 章列车空气动力学取布局无限元阐发列车空气动力学计较高速列车正在各工况下 明线单车、两车交会、地道通过等 高速运转时 将会惹起车身概况遍地小幅振动 从而高速列车车内将发生分歧程度的噪声 影响了乘客的舒服性。本节起首成立了空气动力学计较模子 进而获得车身概况的脉动压力 为下一步阐发做好预备。 高速列车计较模子本文次要采用我国某型动车组 记为 做为研究对象。按照参考文献 可知 高速列车的两头车的根基气动机能根基分歧。因而 正在进行高速列车空气动力学计较时 采用三节车编组 即头车、两头车和尾车。此中头、尾车的长度各 两头车 争长 如图 所示。图 高速列年计较模 及测点示意酗 计较区域取网格划分纵所周知 对于高速列车流体计较区域越大 计较的精度将越好。然而网格数量也随之增加 计较速度就会越慢 所破费的计较时间 三【及成本便会添加。因而 我们要按照计较精度的需要来确定成立计较区域的大小。而按照文献 可知 当列车头车距入口处大约一个车身长度 尾车距出口处大约两个车身长即可。 明线单车列车正在明线上运转时 计较的外部流场区域长 。此中列车头车鼻尖距入口 列车尾车鼻尖距出口 列车底部距地面 轨道核心线口 场区域芹左侧并建市的计较区域加罔 所示。圈 明线单车计较区域西南交通大学硕士研究生学位论文第 两车交会目前国内的高速列车的复线轨道次要采用的间距为 文献 】验证了正在列车以 的速度正在线间距为时交会的平安性。因而 正在两车交会时 以线间距为 的复线轨道做为本文中的列车交会时流体计较 成立的列车交会计较区域如图 两列车初始时辰相距两列车的尾车鼻尖距出 均为 两车交会计较区域俯视凹幽两乖交会计较区域全局凹 地道通过列车地道通过时需要成立两个外部流场区域 如图 所示。列车正在初始时辰时 头车鼻尖距地道入口处为 地道长 是列车通过的地道的横断面具体尺寸示企图。此中地道内轨道采用的是线间距为 的复线轨道 地道横断面面积为 。文献 对列车地道通过时的数值计较取列车正在线试验进行了对比 获得了列车地道通过时的数值仿实的可行性。嘲刚 地道横断面尺寸示意捌 网格划分成立好高速列车正在上述工况的计较区域后 需要对此进行网格划分。对上述所有西南交通大学硕士研究生学位论文第 页的计较工况均采用非布局化的四面体网格进行划分 此中列车头车和尾车概况最大网格尺寸为 两头车为 。列车正在明线上运转时 划分的网格合计约 两车交会时共计约有 万网格 列车通过地道时 约有 万网格。图 为列车头车局部网格示意罔。刿 列车局部阿格示企图 列车空气动力学计较成果本文次要基于大涡模仿法 对高速列车空气动力学进行数值仿实 获得了列车正在明线单车、两车交会时以及列车通过地道时的两头车车身的概况脉动压力成果。此中包罗了列车以 的五个运转速度的空气动力学仿实阐发。明线单车正在列车运转于明线上时的数值仿实时 对列车中问车进行了如图 中所示安插了两个监测点 此中测点 位于列车两头车的中部车窗 脉动压力成果图明线单车 中能够看出跟着高速列车的运转速度的添加 车身概况的脉动压力愈来愈大 且脉动压力波动越来越猛烈。同时 列车侧墙的脉动压力比列车车顶遭到的脉动压力要小。图 为列车以的速度运转时的车身概况压力云图。西南交通大学硕士研究生学位论文第 车身概况压力云图两车交会高速运转的列车交会时 会产牛较大的冲击波 使列车发生较为猛烈的振动取噪声 惹起车内搭客乘坐不适。本文中只考虑了两车等速运转交会的环境。 脉动压力成果图两车交会时 中能够看出当两车交会时 列车的会车侧的泖 的脉动压力峰值比非会车侧的测点的脉动压力峰值要大近 比车顶上的测点的脉动压力峰值要大两倍摆布。同时 当列车交会时间段 列车的交会压力冲击波占领了从导地位 脉动压力的波动相对较小。图 暗示两列车夏的运转速度等速交会的压力云图变化环境。要童苎兰查兰璧从曼耋兰兰堡趁次要 地道通过时本文次要以长的地道为例 阐发了列车正在分歧速度品级通过地道时的列车概况的脉动压力纪律 如图 脉动压力成果蚓地道通过时 能够看出当列车通过地道时 列车运转速度越大 列车所遭到的压力幅值越大 且进入地道前 脉动压力占领着从导地位 而当列车进入了地道后 列车概况所遭到的压力以地道内的压缩波和膨缩波为从。同时 列车通过地道时 列车侧墙概况遭到的脉动压力取列车项部概况遭到的脉动压力大小和趋向根基分歧。hg8888现金网图 为列车以的运转速度通过地道过程中列车中轴线截面压力云图变化环境。

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