高速列车整车气动噪声声源特性分析及降噪研究

针对高速列车气动噪声声源组成的复杂性和各部件对总噪声的贡献量问题,本文基于Lighthill声学理论,采用三维、宽频带噪声源模型、LES大涡模拟和FW-H声学模型对初期研制设计的某型高速列车气动噪声进行数值模拟,分析该型列车的主要气动噪声源特性及对整车的贡献量大小,并提出降噪改进意见。研究结果表明:高速列车气动噪声是宽频噪声,高速列车以350km/h运行时,在20Hz以下存在明显的主频率,整车主要能量集中在630～4 000Hz范围内;距轨道中心线25m、头车鼻尖8m处的纵向噪声评估点,总声压级达到最大值95.9dBA;离轨道中心线的距离越大,其横向噪声评估点的声压级衰减幅度越小;运行速度的大小不改变列车声功率和远场噪声评估点的分布规律,只改变其幅值,随着运行速度的增大其增加幅度越小。高速列车最主要噪声源为头车的鼻尖和排障器,其次是转向架,最后是车辆连接处;对整车总噪声的贡献量,800～1 600 Hz范围内主要是头车,630～4 000Hz范围内主要是转向架,且中心频率为160Hz的幅值远大于车体、头车、尾车和风挡区域的噪声,1 000～2 000Hz范围内的噪声主要是车辆连接处,且中心频率为400Hz和1 600Hz时出现峰值;在车辆连接处设置全风挡及列车转向架部位设置全包裙板后,降噪效果明显。文中所得研究成果,可为高速列车气动噪声分布规律和结构优化、减阻降噪提供一定的科学依据。