高速列车车头的气动噪声数值分析

随着列车运行速度的提高,列车气动噪声变得越来越明显,降低气动噪声已成为控制高速列车噪声的关键之一。本文对高速列车车头气动噪声进行数值分析。首先,建立高速列车三维绕流流场的数学物理模型,分别利用标准k-ε湍流模型和大涡模拟计算高速列车的外部稳态和瞬态流场。然后,基于稳态流场,利用宽频带噪声源模型计算高速列车车身表面气动噪声源;基于瞬态流场,分析车身表面脉动压力的时域及频域特性;利用Lighthill声学比拟理论,计算高速列车远场气动噪声,分析远场气动噪声的时域及频域特性。本文对研究和控制高速列车气动噪声具有一定意义。     

基于现代设计手段的某车用增压器离心压气机设计

针对发动机高压比宽流量范围需求,作者采用两区模型性能预测,控制载荷分布叶片造型和提高自振频率等技术,开展某车用增压器跨声速离心压气机设计和试验验证研究.并得出如下结论:①两区模型性能预测技术可快速预测压气机特性,其结果与试验吻合较好.②控制载荷叶片造型技术可快速方便应用于工程研制,设计结果比较理想.③相同大小叶轮,改变叶轮进口直径,在保持压比和效率近似恒定的情况下,可获得不同流量范围的压气机特性.④减小叶轮出口宽度和增大扩压器收敛段长度在某种程度上可推迟发生亚声速流动喘振.⑤压比大于3后(跨声速状态),压气机流量范围会突然变窄,喘振流量会大幅度增大.     

轨下支承参数对钢轨声振特性影响研究

钢轨辐射噪声是轮轨噪声的主要组成部分,轨下支承参数对钢轨的振动与声辐射有着较大的影响。为研究轨下支承参数对钢轨声振频域特性的影响,基于FEM/BEM方法,建立钢轨振动力学模型和声学边界元模型,分析轨下扣件支承间距、支承刚度和支承阻尼对钢轨声振特性的影响规律。结果表明:扣件支承间距对钢轨的声振特性影响不明显;在20~200 Hz之间,合理大小的扣件支承刚度可以有效地减少钢轨振动与声辐射;合理大小的扣件支承阻尼可以有效地减少钢轨振动的频率范围为20~2 000 Hz,合理大小的扣件支承阻尼可以有效地减少钢轨声辐射的频率范围为100~1 000 Hz;扣件支承阻尼对钢轨声振特性影响的频域明显要宽于扣件支承刚度。     

单级顺序增压涡轮增压器——超低排放柴油机的增压新理念

涡轮增压柴油机以超低排放达到了较高的平均有效压力水平。传统涡轮增压器的涡轮与压气机的匹配要达到期望的性能和响应特性变得越来越困难。为了满足排放法规的要求,采用超高水平的废气再循环控制氮氧化物排放,采用柴油颗粒过滤器控制碳烟和颗粒排放。这些技术使涡轮修正流量减少到压气机修正流量的一半,从而使压气机与涡轮的匹配恶化。介绍一种通过改变压气机作功一转速关系来显著改善涡轮性能的新设计理念。通过使用双面压气机叶轮,使压气机的1个叶轮停止工作,从而改善压气机的流量范围。由于压气机的流量范围得到改善,叶轮后弯曲率得以减小,进而改善了高压比能力。与球轴承相结合,该理念会使单级涡轮增压器的涡轮效率改善几十个百分点,压力高、流量范围大、尺寸小的压气机能提供传统结构的涡轮增压器所无法达到的性能水平。     

高速列车气动噪声源远场噪声贡献度研究

建立3辆车编组高速列车气动噪声计算模型,包括1辆头车、1辆中间车、1辆尾车、6个转向架和1个受电弓,利用标准k-ε湍流模型和大涡模拟分别计算列车的外部稳态和瞬态流场,并基于瞬态流场用FWH方法计算高速列车远场气动噪声。计算单个转向架、全部6个转向架、车体头部、车体尾部、车体中间部、全部车体、受电弓、列车整体分别为噪声源时的远场辐射噪声,分析这些噪声源对远场噪声评估点的总声压级,以及不同噪声源对远场噪声的贡献,以验证局部气动噪声源对远场辐射噪声与整体噪声源之间的叠加关系。计算结果表明:车体是高速列车远场辐射噪声的主要噪声源,其次是受电弓,转向架对远场辐射噪声影响相对较小;从局部噪声源来看,车体头部、受电弓、头部第1个转向架是高速列车远场辐射噪声的主要噪声源;各局部气动噪声源远场噪声的叠加值与整体气动噪声源远场噪声一致,验证了高速列车整体噪声源与其包括的各局部噪声源符合声源叠加原理。     

增压器压气机精细接触问题的研究

涡轮增压器是机车柴油机的重要部件之一.增压器压气机的叶轮以一定的过盈量热装在衬套上,其工作转速高达25 000 r/min,这是典型的三维接触问题.为保证工作中的合理接触内力,采用有限元参数二次规划法,并结合多重子结构技术分析求解叶轮与衬套三维弹性接触问题,利用DELSAS程序,针对不同的转速和过盈量进行了大量精细计算,获得了叶轮与衬套之间接触内力的相应分布规律,以作为设计、制造时参考.     

高速铁道车辆辐射噪声特性初步研究

总结了高速铁道车辆辐射噪声的来源,设计并进行了高速车辆辐射噪声试验,在对比分析辐射噪声数据的基础上,总结了速度不超过250 km/h的高速列车车外辐射噪声特性.     

列车运行噪声的几何衰减特性及与运行速度的定量关系的试验研究

对客货列车运行稳态辐射噪声的传播特性进行了试验研究.通过分析列车运行试验数据,得出列车运行噪声在一般传播条件下几何衰减特性及噪声强度与运行速度的定量关系方程.     

高速列车受电弓射流降噪仿真分析与风洞试验研究

针对高速列车行驶过程中受电弓区域产生的气动噪声问题，提出一种基于射流的主动降噪新方法。通过建立1∶30缩比受电弓空腔射流降噪装置模型，探究不同射流速度对空腔噪声的抑制效果。采用LES湍流模型和FW-H声学模型对受电弓空腔流场和声场进行求解，分析不同射流速度对湍动能、涡量、表面声功率级及远场噪声值的影响，得出来流马赫数M=0.117时的最优射流速度为40 m/s;在最优射速下，受电弓空腔表面最大声功率级降低了4.503 dB,远场噪声值在2.5 m接收点处降低1.43 dB,在8.333 m接收点处降低1.16 dB,达到降噪设计目标。在此基础上，进行1∶30缩比模型的风洞试验，测试受电弓空腔后壁面监测点的脉动压力，并对其进行傅里叶变换(FFT),得到300～5 000 Hz范围内噪声频谱特性；在射速40 m/s下，后壁面中间、边缘监测点处总声压级分别减小0.53、0.49 dB。将仿真与试验数据进行对比，得出总声压级最大误差为3.54 dB,误差值占总声压级的2.4%,验证了气动噪声计算方法的准确性。     

不同类型地铁车站站台对车辆辐射噪声的影响

在不同类型地铁车站站台对静置车辆的辐射噪声进行测试,分析其噪声特性,研究不同类型结构站台对噪声特性的影响,提出车站站台声学环境优化的建议.     

机车活塞式空气压缩机管道振动分析

针对目前机车活塞式空气压缩机工作时管道振动大、噪声大的现象,通过计算管系的结构固有频率、气柱固有频率和压力脉动,分析了管道振动的原因,提出了综合使用缓冲器减振、孔板减振和支撑结构等措施。     

横风中不同行驶工况下高速列车非定常空气动力特性

通过三维大涡模拟(LES)数值计算方法,对横风中不同行使工况下高速列车的非定常空气动力特性进行研究。计算得到各工况下高速列车车体所受非定常空气动力的时域特性、频域特性、脉动特性,以及列车周围非定常流动结构。分析结果表明,横风中高速列车所受空气动力存在明显的非定常性。从各工况高速列车所受空气动力脉动的均方根值来看,各节车的非定常现象基本随着合成风向角的增加而增大。在高速列车所受非定常空气动力的频域特性方面,其峰值频率集中在斯托劳哈尔数0.05~0.2范围内,这一范围对应实车情况的频率为0.5 Hz~2 Hz,这与高速列车系统本身存在的一些固有振动频率接近,存在由横风引起高速列车系统共振、降低高速列车行驶安全性乃至引发高速列车脱轨倾覆的可能性。     

机车风源系统供风能力的研究

介绍了影响机车风源系统供风能力的空气压缩机型式、空气压缩机排气压力、总风缸压力范围的选取原则以及空气压缩机的排气量与总风缸容积的计算与选择方法。通过试验结果,提出了机车空气压缩机排气量及总风缸容积对列车充气缓解的影响,证明现有SS3B型机车风源系统供风能力满足4000～5000t列车的充气要求。     

解决VV120型空压机润滑油乳化问题的对策

VV120型空压机润滑油乳化,现已成为北京城市轨道交通八通线SFM型列车风源系统的顽症.除空压机自身因素外,列车风源系统的设计思路值得商榷.建议在列车现有框架通过裁减MCS型压力继电器的数量,改变空压机工作制式,修正整定值控制压力,以期达到根治润滑油乳化的目的.     

动车组车轮流场数值模拟分析

基于Realizable k-epsilon的分离涡湍流模型,研究在固定地面、滑移地面和轮转兼滑移地面3种情况下,动车组车轮气动性能,对比分析这3种边界条件对车轮数值模拟的影响。研究结果表明：与固定地面情况相比,计算得到的列车总阻力在滑移地面兼车轮转条件下增加了约29.3%,滑移地面条件下增加了约2.76%;轮转兼滑移地面情况下得到的气动升力与力矩绝对值均大于其他2种情况下的;滑移地面和固定地面条件下,车轮周围流场结构相似,尾涡主要从车轮两侧分离并向后发展、脱落,2种情况下车轮表面和后部区域压力分布规律相似;轮转边界条件下,车轮旋转带动车轮后部气流上扬,流速加快,该条件下车轮周围涡量主要从顶部分离并向后发展,影响了车轮表面和后部区域压力分布。     

城市轨道交通高架桥结构噪声声场分布及传播规律研究

对安装有全封闭声屏障的城市轨道交通高架桥及沿线进行噪声测试,并对测试结果的频域和声场分布进行分析。结果表明:桥梁结构噪声以低频为主,峰值出现在50~80 Hz频段范围内;腹板和翼板近场噪声频谱特性基本一致,底板近场噪声总声压级最大,但某些频段声压却较小;桥梁结构噪声总体上随着横向距离增大而逐渐衰减,但局部由于干涉作用出现随着距离增大频段声压反而增大的现象;在地面反射波的作用下,声场沿垂向呈现出复杂的变化规律,且地面反射对远场近地面噪声影响较大。     

铁路空气压缩机站监控系统的研究

作者介绍了一种对铁路空气压缩机运行进行实时监控的系统,该系统由工控机、PLC、压力温度传感器等组,能根据压力的变化对空压机实行自动启停、自动供给冷却水,并能对运行中的参数实时监测,实现故障报警.     

郑铁一中声屏障工程声学设计研究

声屏障工程是防治铁路噪声影响的有效措施，声学设计是保证声屏障工程降噪效果的重要手段和方法。通过郑铁一中声屏障工程学设计研究，给出了声学设计中应考虑的主要内容及解决方法。声屏障建成后，各主要评价点的实际降噪效果与理论计算值相差不超过1dB；主要评价点的24h等效连续A声级平均降噪量为10.4dB，超过预定目标值2.4dB，降噪效果非常显著。     

沪杭高铁半封闭式声屏障声学设计研究

从声学设计目标值的选择、声屏障形式的选择及声屏障的降噪效果等方面分析了沪杭高铁半封闭式声屏障声学设计方法,并与实际测量结果进行了对比分析.实际测量结果表明,半封闭式声屏障的降噪效果在11.5dBA,达到了设计的声学设计目标值.同时指出理论计算的半封闭式声屏障的降噪效果明显偏高,而模型试验和类比测量的降噪效果与实际测量的结果基本吻合.