动车组铝板结构辐射效率与隔声量的关系研究

高速列车车体以及内饰板大部分都是薄板结构,各种噪声源和振动源也都会通过车体结构传递到薄板结构从而辐射到车内。通过模拟局部薄板结构的辐射与响应、辐射效率与隔声量的理论公式推导,结合试验证明了推导公式的正确性,给出了声辐射功率、辐射效率与隔声量的理论公式,并从定性的角度指出临界频率区域辐射效率与隔声量的变化,为后续的各种结构薄板的声振特性分析提供一定的理论基础     

基于波数有限元-边界元法的无砟轨道声辐射特性分析

为研究无砟轨道声辐射特性,建立了CRTSⅠ型板式无砟轨道的波数有限元振动模型。在钢轨顶部施加单位谐荷载,以求出的钢轨及轨道板的振动速度响应为边界条件,再采用声学波数边界元法计算出钢轨、轨道板及轨道整体结构的声辐射特性。分析结果表明:钢轨、轨道板及轨道整体结构的声功率级在一阶峰值频率前随频率增大而近似线性增加,在一阶峰值频率后,声功率级波动较大且出现多个峰值。在轨道整体结构一阶峰值频率前轨道板的声辐射贡献量占主导,而在该峰值频率后钢轨声辐射的贡献量逐渐占主导作用。扣件刚度主要影响一阶峰值频率前轨道整体辐射声功率,随着扣件刚度的增加,轨道整体结构声功率级幅值明显降低。CA砂浆层弹性模量的变化对轨道板辐射声功率级影响较大,但对轨道整体结构辐射声功率级的影响较小。     

高速列车整车气动噪声及分布规律研究

本文建立包括头车、尾车、中间车、受电弓、转向架在内的CRH3型高速列车整车三维绕流流动的数值计算模型,用Fluent软件计算不同速度的外部稳态流场,基于稳态流场结果,使用宽频带噪声源模型计算车身表面气动噪声源,得到车体表面声功率级分布;以稳态流场为初始值,用大涡模拟计算车外部瞬态流场,基于瞬态流场用FW-H噪声模型预测高速列车辐射的远场噪声;分析车体表面声功率级和远场总声压级的分布规律,并将车体侧面远场噪声计算结果与试验结果进行比较分析。结果表明:列车高速运行时的气动噪声源主要是迎风侧车头及受电弓等曲率变化较大的曲面,受电弓滑板表面声功率级最大,高于头车头部15dB;从总声压级来看,受电弓滑板、头车第一个转向架和头车鼻尖处总声压级分别为160dB、135dB、130dB,受电弓滑板处具有最大的总声压级;从车体侧面噪声来看,离地面越近噪声越大。通过将远场噪声计算结果与噪声测试结果的对比证明了本文计算结果的准确性。     

地铁车轮降噪研究

利用轮轨噪声预测模型软件TWINS,以3种典型地铁车轮结构为例,分析车轮直径和制动方式对车轮噪声的影响,并利用各种阻尼措施和基于降低车轮噪声的车轮设计原则,对车轮结构进行优化和降噪研究.研究表明:减小车轮直径会增大车轮噪声声功率级约1.5～2.0 dB;轮盘制动的车轮比踏面闸瓦制动的车轮的噪声声功率级约小7.3 dB;采用三明治阻尼板和双阻尼环结构,可分别将SHL10车轮的噪声声功率级降低约7.8和4.6 dB;各种阻尼措施对NJL2车轮的降噪效果与SHL10车轮类似;采用单阻尼环(焊接接头)结构能将SHL10车轮的噪声声功率级降低约1.8 dB;双阻尼环结构对SHDB车轮的降噪效果明显;车轮结构优化后得到的SHL10O的车轮噪声声功率级比SHI10的车轮噪声声功率级降低2.3 dB,而NJI2O车轮的噪声声功率级比NJL2车轮的噪声声功率级降低1.6 dB.     

基于遗传算法与边界元理论的声屏障优化

针对由高速铁路、高速公路等引起的交通噪声,运用成本效益分析法对声屏障的组合结构形式进行优化,并进行模型试验。结果表明:声功率插入损失随着声屏障高度的增加而增大,当声屏障高度达到2.8 m时,其效益价值比达到最大;复合型声屏障内外侧均出现插入损失极值区,优化后的复合型声屏障插入损失比吸声型声屏障高2 dB(A);T形折壁型声屏障降噪效果优于直壁型声屏障,其插入损失比直壁型声屏障高1.1 dB(A)。试验实测声屏障的插入损失分布规律与理论计算基本一致,复合型声屏障实测插入损失较最大值偏离1.3 dB(A),离散程度为1.89%,T形声屏障实测插入损失较最大值偏离1.6 dB(A),离散程度为2.28%。     

对《铁路声屏障声学构件技术要求及测试方法》的建议

研究目的:按TB/T 3122-2005<铁路声屏障声学构件技术要求及测试方法>确定声屏障工程声学材料的性能指标时,发现规定的吸(隔)声性能、抗冲击性能与测试方法存在局限和不足.为满足工程建设的需要,根据铁路运行速度高速化和铁路运行噪声低频化的趋势,提出修改建议.研究结论:根据铁路声源的频谱特性和分布范围,经分析现行标准规定的降噪系数、计权隔声量存在局限性,在参考国内外有关规范的基础上,经论证比较提出将降噪系数和计权隔声量修改为各频率的吸声系数和隔声量的建议;依据铁路声屏障可用的声学构件材质,论述标准中声学构件抗冲击性能与测试方法存在的不足,提出按材质类别分别规定其性能要求与测试方法的建议.     

薄基岩顶板条件下隧道施工爆破围岩振动特性

以广东汕湛高速公路水墩隧道为工程背景,采用现场实测和数值模拟计算方法,研究薄基岩顶板隧道在掏槽爆破荷载作用下掌子面附近围岩的振动特性。研究结果表明:在沿隧道纵向上,在掌子面后方约4 m范围内的隧道拱顶围岩振速处于较高水平,需加强支护并重点监测;在掌子面平面上,由于左高右低倾斜岩层界面的存在,使掌子面附近围岩右侧(基岩顶板较薄侧)振速整体上比左侧(基岩顶板较厚侧)大,右侧振速衰减速度整体上比左侧慢,掌子面右上方附近围岩为薄弱区域,应重点防护。     

城市轨道交通槽形梁对桥上轨道结构声辐射的遮蔽效应研究

城市轨道交通高架线路的声振问题已成为限制其发展的关键因素之一.桥型和材质决定了混凝土槽形梁会对桥上轨道结构的声辐射产生很大的影响.本文利用多体系统动力学软件UM建立地铁车辆-橡胶浮置板-槽形梁耦合动力学模型,求解该系统的动力学特性;以橡胶浮置板的动力学频域响应作为声学边界条件,采用有限元-边界元方法分析了该减振轨道的声辐射特性;在此基础上对比分析橡胶浮置板减振轨道在自由声场与考虑槽形梁腹板遮蔽效应时的声辐射特性,研究槽形梁对桥上轨道结构声辐射传播的影响.研究结果表明:槽形梁遮蔽效应对桥上轨道结构的线性声压级和总声压级等声辐射特性有很大影响;槽形梁能够明显减弱桥上轨道结构在桥下部分范围内的声辐射传播.     

列车车轮降噪设计及声辐射分析

车轮辐射噪声是轨道交通噪声的重要贡献源。结合声学仿真和试验技术,分析了某型车轮辐射噪声特性,并设计了一种结合约束阻尼和动力吸振技术的降噪车轮。车轮声学试验结果表明,该车轮降噪方案有良好的降噪效果,车轮声学传递函数幅值降低1~2个数量级,总声功率级降低11 d B(A)以上。     

城市轨道交通车辆轮轨系统噪声辐射分析

采用轮轨噪声预测软件(TWINS模型),研究了某城市轨道交通车辆轮轨系统的振动与声辐射特性,分析了引起系统振动和声辐射的主要原因。研究结果表明:R模态为轴向模态,会导致车轮沿轴向的大幅振动;车轮和钢轨的辐射声功率随着速度的增加而增加,钢轨辐射声功率显著大于车轮的声辐射功率;隧道状态下的声学相应显著大于自由场状态下声学相应,底架区域自由场和隧道状态下的声学相应差异不大。