11-高速列车气动噪声分析

高速列车空气动力学降噪技术研究 随着科技的不断进步和人们对高速列车出行的需求增长，开发低噪音的高速列车成为一个重要的课题。高速列车在行驶过程中会产生噪音，这不仅会对周围环境造成污染，还会对乘客的健康和舒适度产生影响。因此，研究高速列车的空气动力学降噪技术变得至关重要。

高速列车的空气动力学降噪技术是指通过改善列车外部空气流动，减少噪音的传播和辐射，从而降低列车运行时产生的噪音水平。这项技术主要包括以下几个方面的研究和应用：减小列车车前部分（头部）的气动阻力、减少轮胎与轨道之间的空气振动、降低风噪、减少列车的尾部噪音。

首先，通过减小列车车头部分的气动阻力，可以降低运行过程中产生的噪音水平。这可以通过改进列车的外形设计和减少空气阻力的方法实现。例如，采用流线型的车体设计，减少车头的尖锐部分，可以减少车体在行驶时产生的气流扰动和噪音。

其次，减少轮胎与轨道之间的空气振动也是一种重要的降噪技术。在高速列车运行过程中，由于列车速度较快，轮胎与轨道间产生的振动会引起空气的涡流和噪音。因此，研究如何减少轮胎与轨道的振动，可以有效降低列车运行时产生的噪音。减少轮胎与轨道间振动的方法包括优化轮胎和轨道的材料，改进轮胎和轨道的结构设计等。

此外，风噪也是高速列车噪音污染的一个重要来源。当列车以高速行驶时，与列车相对运动的空气会产生噪音。研究如何减小风噪，可以有效降低高速列车运行过程中产生的噪音水平。减小风噪的方法包括改变列车的外形设计，减小列车与空气之间的相对速度等。 最后，降低列车尾部噪音也是高速列车空气动力学降噪技术的一个重要研究方向。由于列车运行时尾部会产生涡流和压力变化，这些会引起噪音的产生和传播。因此，研究减少列车尾部噪音的方法可以有效降低列车行驶过程中的噪音水平。减少列车尾部噪音的方法包括改进列车尾部设计，采用降噪材料等。

综上所述，高速列车的空气动力学降噪技术是一个涉及多个方面的研究课题。通过减小车头部分的气动阻力、减少轮胎与轨道之间的空气振动、降低风噪以及减少列车尾部噪音，可以有效降低高速列车行驶过程中产生的噪音水平。通过持续的研究和创新，相信未来在高速列车空气动力学降噪技术方面会取得更大的突破，为乘客提供更为安静和舒适的出行体验。

高速列车动力系统的噪声与振动控制研究随着高速铁路系统的不断发展，高速列车的噪声和振动控制成为了一个重要的研究领域。

高速列车动力系统的噪声和振动不仅会对列车乘客的乘坐舒适性产生影响，还对周围环境造成噪音污染。

因此，研究高速列车动力系统的噪声和振动控制对于提高乘客舒适性和环境保护具有重要意义。

一、噪声与振动来源分析高速列车的动力系统主要包括牵引系统、传动系统和悬挂系统等。

牵引系统包括电机和齿轮传动系统，传动系统是将电机的动力传递到车轮上，悬挂系统则起到缓冲列车振动的作用。

噪声和振动一般来自于这些关键系统的运行过程中的摩擦、冲击和共振。

因此，准确分析动力系统的噪声和振动来源是控制噪声和振动的第一步。

二、噪声与振动控制方法为了降低高速列车动力系统的噪声和振动，研究人员采用了多种控制方法。

以下是其中一些主要方法的介绍：1. 模态分析与优化设计通过模态分析，可以确定高速列车动力系统的固有频率和振动形态，从而为噪声和振动的控制提供依据。

基于模态分析结果，可以对动力系统进行优化设计，降低共振频率和振动幅值，从而减少噪声和振动。

2. 隔振技术隔振技术是一种通过在高速列车动力系统中引入隔离层来减少振动传递和噪声辐射的方法。

常用的隔振材料包括橡胶、弹性材料和气体弹簧等，并可通过选择合适的隔振材料和结构设计来达到噪声和振动的控制目标。

3. 主动控制技术主动控制技术是指通过传感器和执行器对高速列车动力系统的振动进行实时监测和控制。

当振动超过设定阈值时，控制系统可以自动调整执行器的状态，从而减少噪声和振动的发生。

4. 声吸降噪技术声吸降噪技术是指通过引入吸音材料和结构来减少高速列车动力系统噪声的方法。

吸音材料可吸收噪声能量，并转化为其他形式的能量，从而减少噪声的辐射。

三、优化控制策略为了进一步提高高速列车动力系统的噪声和振动控制效果，研究人员也在控制策略上进行了优化探索。

以下是一些常见的优化控制策略：1. 自适应控制自适应控制是指根据系统的实时特性和工作状态来调整控制参数的方法。

高速列车受电弓气动噪声频谱分析LIU Cong-yan;LI Ren-xian;LU Xiao-liu【摘要】受电弓是高速列车上主要的气动噪声源,而受电弓气动噪声又是宽频噪声,其气动噪声的声压级和频率可能达到多大的水平目前还没有定论.利用斯特劳哈尔数和圆柱绕流数值计算,依据受电弓杆件最小直径估算了其峰值计算频率.基于Lighthill声类比理论的混合方法,计算分析了某高速列车受电弓的表面偶极子声源大小及分布,并以此为基础,计算了受电弓的远场气动噪声.计算结果表明:支撑滑板、转轴是受电弓的主要气动噪声源;随列车运行速度的提高,受电弓远场气动噪声增大,最大声压级所对应的频率值增大;受电弓宽频噪声的高声压级频段持续到接近3000Hz,与车体的气动噪声相比,其高声压级持续的频段更宽.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】4页(P142-145)【关键词】车辆工程;受电弓;气动噪声;偶极子声源;指向性【作者】LIU Cong-yan;LI Ren-xian;LU Xiao-liu【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TH16;TB521 引言随着列车运行速度的提高，车辆所处的动态环境发生了根本的变化，噪声超标往往成为限制高速列车运行速度的决定性因素[1]，而当车速超过300km/h时气动噪声成为贡献最大的噪声。

高速列车的气动噪声来源有很多，这些噪声源主要包括：弓网噪声、转向架区域、车厢连接处、车体表面空腔、车体表面湍流边界层噪声。

对于不同的噪声源，影响大小与规律是不同的。

受电弓作为高速列车主要噪声源之一，研究其气动噪声的传播特性，对提高列车乘坐的舒适性，减少对周围环境的噪声污染具有重要意义。

然而采用线路实测的方法测量受电弓的气动噪声不但花费巨大，而且测得的噪声信号中包含有其他噪声源产生的噪声。

采用模型风洞试验测量其气动噪声又需要低噪声风洞或静音风洞。

拟采用Lighthill声类比理论的混合方法，通过数值计算分析受电弓在不同车速条件下的气动噪声的大小、分布和高声压级频段。

高速列车运行时的振动和噪声控制技术研究1. 引言高速列车的快速发展为人们的出行提供了便捷和高效的方式，然而，高速列车运行时产生的振动和噪声问题也日益引起人们的关注。

振动和噪声对列车乘客和乘务人员的健康和舒适感产生了负面影响，同时也对列车结构的安全性和运行稳定性构成了挑战。

因此，研究高速列车运行时的振动和噪声控制技术具有重要意义。

高速列车振动与噪声产生机理及其控制技术研究一、引言高速列车作为一种现代化交通工具，其运行速度不断提高，舒适性要求也越来越高。

然而，振动与噪声问题是高速列车面临的重要挑战。

振动与噪声不仅影响乘客的舒适度，而且对列车的运行安全也有一定影响。

因此，研究高速列车振动与噪声产生机理及控制技术具有重要的理论和实践意义。

本文将从以下几个方面展开讨论：1.高速列车振动与噪声产生机理1.1轨道不平顺引起的振动与噪声轨道不平顺是引起高速列车振动与噪声的主要原因之一。

当列车在不平顺的轨道上运行时，车轮与轨道之间会产生冲击力，使列车产生振动和噪声。

1.2高速列车运行引起的气动噪声高速列车在运行过程中，空气动力学效应会引起气动噪声。

列车表面的气流分离、湍流脉动等现象会产生噪声，并通过车身结构传播到车内。

1.3车轮与轨道之间摩擦引起的噪声车轮与轨道之间的摩擦噪声主要来源于轮轨滚动噪声、滑行噪声和制动噪声等。

这些噪声通过轨道和车辆结构传播，影响列车的行驶舒适性。

二、振动与噪声控制技术研究现状2.1挠性悬浮技术在振动控制中应用挠性悬浮技术是一种具有良好振动控制效果的技术。

通过采用挠性连接装置，减小车体与轨道之间的刚度，从而降低振动水平。

2.2 主被动控制技术在高速列车中应用主被动控制技术是将主动控制与被动控制相结合的一种振动与噪声控制方法。

主动控制通过传感器检测振动信号，然后通过执行器对结构进行控制；被动控制则是通过附加隔振装置来减小振动传递。

2.3隔音材料在降低噪音中发挥作用隔音材料是另一种在高速列车中应用的噪声控制技术。

高速列车噪声与速度变化关系分析袁旻忞†Anne Shen 鲁帆隋富生【摘要】摘要随着高速列车运行速度的提升，高速列车内部噪声过高的问题日益突出，识别高速列车在高速运行时主要噪声来源对减振降噪非常重要。

本文针对我国高速列车CRH380B型车，在多工况的实车运行状态下进行噪声振动测试研究，并利用速度指数拟合进行计算。

得到了我国CRH380B型高速列车不同的噪声随速度指数变化的规律和车内车外的过渡速度区。

该结果能够对高速列车噪声来源识别提供参考，为高速列车的车厢内部低噪声设计提供依据。

【期刊名称】应用声学【年(卷),期】2014(033)002【总页数】5【关键词】关键词高速列车，噪声，速度指数1 引言近年来，高速列车在我国得到了飞速发展。

随着速度的提升，高铁的噪声振动问题也日益突出。

车厢内噪声环境成为人们出行乘车舒适度的一个重要因素。

车厢内噪声量级是评价高速列车NVH(Noise，Vibration，Harshness)特性的一个重要指标。

对高铁噪声源的识别及其贡献量的确定是高铁声学优化的必要手段。

而高铁内部噪声主要的来源是列车的轮轨噪声和气动噪声[1]。

在目前阶段，CRH380B型车的设计时速为380 km/h，这样就为高速列车生产厂家提出了一个困难和挑战:车厢内部噪声，特别是VIP室和司机室的噪声水平已经达到或超过国家标准中规定的噪声量级上限。

因此，有必要对车厢内部噪声的声源特性及其贡献量进行试验测试和分析。

一旦这些噪声源及其传播途径得到识别和量化，就有可能在列车设计上采取优化改进方法来降低车厢内噪声，提高旅客的乘车舒适度，并能够降低噪声对列车司机的损害。

为实现上述要求，针对哈尔滨－大连线路上的CRH380B型列车在多工况实车运行状态下的噪声振动测试研究，得到了我国CRH380B型高速列车车厢内和转向架处不同噪声来源随速度指数变化的规律。

哈大高铁北到哈尔滨，南至大连市，纵跨东北三省。

哈大线运营总里程约为921 km，沿线共设哈尔滨西、长春西、沈阳、大连北等24个车站。

高速列车轮轮对噪声特性分析1. 引言随着我国高速铁路网络不断扩建，高速列车运行速度的提高对列车轮轮对噪声的控制提出了更高的要求。

因此，研究高速列车轮轮对噪声特性，对加强高速列车噪声控制，提高列车行驶的安全性和舒适性具有重要的现实意义。

2. 高速列车轮轮对噪声产生机理高速列车运行时，轮轴承受地面反力，引起轮胎由于在水平、纵向和垂直方向产生所谓的滚动噪声（rolling noise）、冲击噪声（impact noise）和弹性噪声（elastic noise），其中滚动噪声对轮轴承力和结构固有频率相关度最高，最需要研究。

3. 高速列车轮轮对噪声测试技术目前，轮轮对噪声的测试常用方法包括室内试验和在轨试验两种。

其中室内试验有滚动噪声试验台和轮轴试验台两种；在轨试验则可采用列车内测试和道路侧测试两种。

通过这些测试手段可获得轮轮对的噪声频谱，并且提供技术支撑和分析手段，为轮轮对的研发和噪声控制提供基础数据和技术支持。

4. 高速列车轮轮对噪声分析方法因轮轮对噪声的产生机理复杂，且受诸多影响因素的影响，对其分析常采用有限元方法或统计分析方法。

其中有限元方法以ABAQUS、NASTRAN等软件为代表，主要通过建立轮轴承模型，在考虑滚动、冲击、弹性噪声等诸多因素影响时，仿真轮轴承受地面反力时所产生的振动、噪音。

而统计分析方法采用半经验模型方法或经验公式方法，通过对轮轮对噪声频谱分布的分析，探究其产生机理，以便更好地控制噪声产生水平。

5. 高速列车轮轮对噪声控制技术针对高速列车轮轮对滚动噪声特点，采取事前设计、事中控制、事后调整等策略手段进行控制。

在事前设计阶段，采用轮轴系统设计噪声控制结构，减少齿轮精度要求，增强车轮抗噪能力等方式降低轮轮对噪声产生；在事中控制阶段，采用轻量化轻资料，纤维复合轮对、电动化系统、轮轴护罩、轮胎优化等方式控制轮轴减振、降噪，降低轮轴系统振动响应；在事后调整阶段，采用噪声隔离、噪声减振、隔振吸音等技术手段，调整噪声特性，达到优化噪声的目的。

ｔｒａｉ“
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

气动噪声特性的仿真与实验分析在现代制造业中，气动噪声成为了一个重要的问题。

高噪声会影响工作环境，降低工作效率，甚至对工人身体健康构成危害。

因此，在设计气动系统时，需要考虑噪声控制措施，以确保生产的可持续性和卫生安全。

本文将介绍气动噪声特性的仿真与实验分析方法，希望能对噪声控制措施提供参考。

一、气动噪声特性气动噪声特性是指气体在运动过程中产生的声波的音量和频率等特性。

气体流过窄阀门、喷嘴、管道、转子等流动部件时，声场将发生不同程度的波动和压力变化，产生噪声。

气动噪声的特点是发散、复杂、低频、宽频带、不稳定、脉动性强等。

这些特点给噪声控制带来了极大挑战。

二、气动噪声的影响因素1、气体流动参数：如流量、速度、压力、温度等。

2、气体流动的结构：如转子、喷嘴、管道、泵、风机等。

3、气体流动环境：如空气、液体、气体混合物等。

4、气体流动方式：如稳态流动、脉动流动等。

5、气体流动介质：如空气、自然气、蒸汽、燃气等。

三、气动噪声的仿真分析在噪声控制的早期阶段，使用气动噪声仿真分析进行设计和预测是一种常见方法。

现代仿真技术可以使用计算流体力学软件 (CFD) 建立数字模型，并模拟气体流动和声波传播。

仿真分析可以指导噪声控制的设计和实施，节省时间和成本。

四、气动噪声的实验方法虽然气动噪声仿真分析已经成为了常用方法，但实验分析仍然非常重要。

实验可以验证仿真分析的准确性并得出更精确的数据。

在实验中，可以使用声学测量设备如声级计、频谱分析仪等来测量噪声水平。

同时，可以尝试使用各种噪声控制措施，如隔声板、吸声材料等来降低噪声水平。

五、气动噪声控制方法在进行气动系统的噪声控制时，可以尝试以下方法：1、改变气体流动方式：采用稳态流动或远离共振频率的频率，可以降低噪声水平。

2、改变气体流动介质：使用减少气动噪声的流体介质，如油膜、吸声涂层液体等。

3、使用吸声材料和隔声板：通过外部介质材料对气体流动和声场进行隔离，可以降低噪声水平。

高速列车受电弓气动噪声分析与降噪研究Leabharlann 黄凯莉，袁天辰，杨 俭，宋瑞刚
（上海工程技术大学 城市轨道交通学院，上海 ２０１６２０）
摘要：随着列车速度的大幅提升，气动噪声问题愈发凸显；受电弓噪声在整车噪声中占较高位置，为研究高速列车受电弓气 动噪 声 特 性 ，通 过 Ｌｉｇｈｔｈｉｌｌ声 学 理 论 的 宽 频 噪 声 模 型 对 高 速 列 车 气 动 噪 声 源 进 行 识 别 ，利 用 定 常 ＳＳＴｋ－ｗ 湍 流 方 法 分 析 高 速 列 车受 电 弓 的 流 场 特 性 ；基 于 大 涡 模 拟 与 ＦＷ－Ｈ 声 学 比 拟 理 论 计 算 高 速 列 车 受 电 弓 远 场 气 动 噪 声 ； 数 值 算 例 结 果 表 明 ， 受 电 弓 部 位的碳滑板、弓头为受电弓主要噪声源；以轨道中心线为对称线，远场气动噪声监测点的声压级及频谱特性表现出较高的对称 性；在同一列车运行速度下，监测点声压级随离轨道中心线距离增大而减小，列车以不同速度运行时，其声压级降低的幅值相差 较 小 ；高 速 列 车 远 场 气 动 噪 声 为 宽 频 噪 声 ，主 要 能 量 集 中 在５００～５０００ Ｈｚ；提 出 一 种 射 流 降 噪 方 法 ，在３５０ｋｍ／ｈ速 度 下 ，监 测 点 总 声 压 级 值 降 低 了１５．２ｄＢ。
· １９２ ·
计算 机 测 量 与 控 制 ．２０１９．２７（３） 犆狅犿狆狌狋犲狉 犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋 牔 犆狅狀狋狉狅犾
设计与应用

文章编号：１６７１ ４５９８（２０１９）０３ ０１９２ ０５ ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４７６２／ｔｐ．２０１９．０３．０３９ 中图分类号：ＴＢ５３３＋２；Ｕ２７０ 文献标识码：Ａ

高速列车振动与噪声控制技术研究第一章：引言高速列车在现代交通中扮演着重要的角色，但是其振动与噪声问题一直是研究者关注的焦点。

振动与噪声不仅会降低列车运行的舒适性和安全性，还对旅客和乘务人员的健康造成潜在影响。

因此，开展高速列车振动与噪声控制技术的研究具有重要意义。

第二章：高速列车振动分析2.1 高速列车振动原因分析高速列车振动的原因可以归结为列车本身的结构振动和轨道不平顺引起的车体振动。

在高速运行过程中，列车内部和外部的振动源都会产生剧烈振动，并通过车体传递给乘客和乘务人员。

因此，准确分析高速列车振动的原因对于制定相应的控制策略至关重要。

2.2 高速列车振动分析方法为了准确分析高速列车振动情况，研究者采用了多种方法。

通过加速度传感器和振动测量仪等设备，可以对列车上的振动进行实时监测和记录。

此外，还可以利用有限元分析、信号处理等技术手段对振动信号进行进一步处理和分析，以确定振动源和传播路径。

第三章：高速列车噪声分析3.1 高速列车噪声源分析高速列车运行时产生的噪声主要来自于牵引系统、空气动力学噪声、轮轨系统噪声等。

这些噪声源会经由列车车体传递到车厢内，对乘客和乘务人员造成干扰和影响。

因此，准确识别噪声源并采取相应的控制措施，可以显著降低高速列车噪声。

3.2 高速列车噪声分析方法高速列车噪声的分析需要借助声学测量设备和信号处理技术。

通过在列车各部位设置麦克风等设备，可以对列车噪声进行实时测量和记录。

同时，借助频谱分析、信号处理等手段，可以对噪声信号进行进一步处理和分析，以确定噪声源和传播路径。

第四章：高速列车振动与噪声控制技术4.1 振动控制技术高速列车振动控制技术主要包括主动控制和被动控制两种方法。

主动控制利用传感器实时监测振动信号，并通过控制系统对列车结构进行实时调节，以抑制振动。

被动控制则侧重于通过改进列车结构材料和减震装置等手段，降低振动传递效率，减少振动对车厢内的影响。

4.2 噪声控制技术高速列车噪声控制技术主要包括噪声源控制和传输路径控制两种方法。

高速列车的气动特性研究随着中国高速列车的不断发展，越来越多的人开始对高速列车的气动特性产生了兴趣。

气动特性是高速列车运行中所面临的一个重要问题，包括阻力、噪声和振动等方面。

本文将重点论述高速列车的气动特性及研究进展。

一、高速列车的气动阻力气动阻力是指高速列车运动时，空气对列车运动方向上的阻力。

气动阻力影响了高速列车的运行稳定性和能耗。

目前的高速列车设计中，外形设计和车体的表面粗糙度是减小气动阻力的主要考虑和方向。

研究表明，外形优化可以降低15% ~ 20%气动阻力。

同时，涂抹降阻剂可以降低车体表面粗糙度，也能带来一定的阻力降低效果。

二、高速列车的噪声及振动问题高速列车的噪声主要来自于空气流动和车体的振动，尤其在空气动力音中占比较大。

高速列车在高速运动中，空气通过车身时会产生较大的气流噪声，这些噪声会传播到车内，影响乘客的旅行舒适感受。

另外，高速列车也会因为制动、车轮、轨道几何等因素而产生振动，振动会加速车轮和轨道的损耗，因此需要着重在减少振动的同时，保证车轴与轮对的稳定性。

三、高速列车的流动控制技术的应用高速列车的流动控制技术被广泛应用于降低气动阻力和噪声。

其中流控技术被认为是减小气动阻力和噪声的技术革新，该技术主要是通过改变流体界面上的状态，在一定程度上改善空气流动状态和舒适性。

流控技术包括了各种主动和被动控制技术，在高速列车上的应用包括了几乎全部气动装置的功能，例如空气动力学设计和表面处理等。

四、高速列车的气动模拟技术高速列车的气动模拟技术是研究高速列车气动特性的重要手段，目前，气动模拟技术已经成为设计高速列车的一个必不可少的环节，通过计算机仿真模拟技术，可以在较短时间内进行多种方案的比较分析。

而流场可视化技术也可用于直观地观察高速列车流场的复杂变化。

综上所述，高速列车的气动特性研究是一个系统且复杂的课题，但在高速列车的设计过程中，气动特性的研究是十分重要的。

未来的高速列车不仅要考虑到速度的提高，还需要在舒适性、安全性和环保性方面取得均衡。

高速列车气动特性分析与优化方法研究摘要：随着高速列车的不断发展和运营，气动特性对列车安全性、运输效率以及舒适性的影响越来越重要。

因此，为了更好地了解和优化高速列车的气动特性，本文对高速列车的气动特性进行了分析研究，并提出了一些优化方法。

绪论：高速列车是现代交通领域的重要组成部分，其快速、高效、安全的特点使其成为人们出行的首选。

在高速列车的运行过程中，除了机械力学和车辆动力学的因素外，其气动特性对列车的性能与安全性同样至关重要。

因此，对高速列车的气动特性进行深入研究并提出优化方法是对列车运行的重要保障。

一、高速列车的气动特性分析：高速列车在高速行驶过程中会受到空气的阻力和升力的影响。

空气阻力对列车的运行速度和能耗有着直接的影响，而升力则与列车的稳定性和平衡性密切相关。

因此，我们需要对高速列车的气动特性进行深入分析。

1.1 高速列车的空气动力学特性：空气动力学是研究空气对物体运动的影响的学科。

在高速列车中，空气动力学特性包括空气阻力、压力分布和流动特性等。

减小空气阻力、合理地分布压力和优化流动特性可以提高列车的运行效率和降低能耗。

1.2 高速列车的升力与稳定性：高速列车的升力对列车的稳定性和平衡性起着重要作用。

适当增加列车的升力可以提高列车的稳定性，但过高的升力可能导致列车的空气动力学不平衡，从而影响列车的性能与安全性。

二、高速列车气动特性的优化方法：为了充分发挥高速列车的性能和提升其安全性，我们需要进一步优化列车的气动特性。

下面将介绍几种常见的优化方法。

2.1 外形优化：高速列车的外形设计直接影响其气动特性。

通过优化列车的外形，减小阻力、控制压力分布和改善流动特性，可以达到减少能耗和提高列车稳定性的目的。

2.2 尾部设计优化：尾部是高速列车气动特性中的一个重要因素，合理的尾部设计可以减少尾迹边界层的扩散，降低气动噪声和阻力。

2.3 挂具位置优化：挂具是高速列车运输过程中的一个重要组成部分。

通过优化挂具的位置和布局，可以减小挂具对列车气动特性的干扰，提高列车的性能。

我国高速铁路噪声的危害和降低噪声方法分析随着我国高速铁路的飞速发展，高铁噪声污染已成为突出的环境问题。

在我国第一次200km/h以上高速铁路论证会上，噪声污染被认为是高铁对社会产生的最大的环境污染因素。

随着我国路网密度的增加、列车运行速度的提高，列车运行噪声水平大大增加，给线路两侧的住宅带来严重的影响，尤其是医院、学校、居民区等对噪声比较敏感的区域。

国际上已把振动噪声列为七大环境公害之一，高速铁路的噪声问题日益受到各方关注。

如何降低铁路环境噪声对敏感点的影响，一直是环境保护工作者的重要任务之一。

因此，如何减小高铁噪声污染，是当前车辆制造和铁路建设中的一个十分重要的课题。

一、我国高速铁路的噪声源相对于普速铁路，高速铁路具有高速、高架、电气化等特点，因而其噪声传播的空间和时间也较普速铁路远，其噪声的构造也较普速铁路复杂。

尤其是高速铁路穿越人口稠密的区域时，问题尤其严重。

高速铁路噪声是由各种不同类型的噪声组合而成，按发生部位的不同，可分为轮轨噪声、空气动力性噪声、集电系统噪声和桥梁构造物噪声。

高速铁路噪声是上述四种噪声总集合的结果。

随着列车速度的增快而增大，在不同的列车速度和不同的减振降噪措施条件下，上述四种噪声影响的程度是不一样的。

二、高速铁路噪声的危害1、噪声损害听力：有关资料表明：当人连续听摩托车声，8小时以后听力就会受损；若是在摇滚音乐厅，半小时后，人的听力就会受损；若在80分贝以上的噪音环境中生活，造成耳聋的可能性可达50%。

2、噪声损害视力：噪音会严重影响听觉器官，甚至使人丧失听力，尽人皆知。

然而，耳朵与眼睛之间有着微妙的内在“联系”，当噪音作用于听觉器官时，也会通过神经系统的作用而“波及”视觉器官，使人的视力减弱。

研究指出，噪音可使色觉、色视野发生异常。

调查发现，在接触稳态噪音的80名工人中，出现红、绿、白三色视野缩小者竟高达80%，比对照组增加85%。

3、噪声损害心血管系统：我国对城市噪音与居民健康的调查表明：地区的噪音每上升一分贝，高血压发病率就增加3%。

高速列车的气动性能分析与优化随着现代交通工具的快速发展，高速列车作为一种高效、快捷的交通方式已经成为人们生活中不可或缺的一部分。

在高速列车的设计过程中，气动性能的分析与优化是十分重要的一环，它直接影响着列车的稳定性、能耗和运行速度。

气动性能分析是通过对列车与空气之间相互作用进行研究，分析空气流动情况以及列车所受到的气动力和阻力等因素的影响，从而为设计师提供可靠的数据依据。

优化则是根据分析结果对列车的设计进行改进，以达到降低阻力、提升速度和节能减排的目的。

在进行气动性能分析时，先要对高速列车的外形进行细致的测量与建模。

使用计算流体力学（CFD）方法进行数值模拟，对列车在运行过程中的空气流动进行详细分析。

通过模拟不同工况下的气流场变化，可以分析气流分离、气动力分布、气动阻力和升力等关键参数，从而找出改善空气流动的策略。

设计师可以通过避免尖角或锐边设计，减小阻力产生，提高列车的气动效率。

曲面的光滑设计可以减少阻力，并防止气流从表面分离，从而减小气动阻力。

同时，对列车的气动外形进行流线型优化，可以减小气动阻力，提高列车的速度和能效。

另外，降低列车的噪声也是优化的一个重要方面。

通过减小气流与列车表面的相互作用，可以降低噪音的产生。

采用凹槽和凹陷的设计，可以减少压气波和湍流的产生，从而减小列车运行时的噪声。

气动性能的优化还需要考虑列车与隧道的相互作用。

当列车高速通过隧道时，气流压缩和加速会对列车产生一定的影响。

通过分析气流压力分布以及列车进出隧道时的气动力变化，设计师可以对列车进行优化，提高列车的运行安全性和舒适度。

除了气动性能的分析与优化外，高速列车的悬挂系统也是影响列车稳定性和乘坐舒适度的关键因素之一。

合理设计悬挂系统能够减小列车的倾斜、震动和噪声，提高列车的稳定性和乘坐舒适度。

在高速列车的设计过程中，还需要充分考虑列车的能耗问题。

通过降低列车的阻力和气动阻力，有效减少能耗的同时最大程度地提高列车的能效。

０ 引言
１ 受 电弓产 生的气 动 噪声［ ４ １ 。
ｌ
随 着 高 速 铁 路 的 提 速 ， 噪 声 污 染 日益 严 重 ， 它 既 影 ｌ
１态 ＲＡＮＳ方 法 对 含 导 流 罩 及 不 含 导 流 罩 的 集 电部 在 不 同

本 文 参 照 日本 新 干 线 在 集 电 部 引 入 导 流 罩 ．利 用 稳
Ｔｈ ｓ ａ ｃ ｆ ｒ ｄ ｎ ｍ ｉ ｉｅ Ｐｒ ｄ ｃ ｄ ｂ ｈ ｗｅ ｌ ｃ ｉ ｎ Ｅｑ ｉ ｍ ｅ ｔｏ ｇ － ｐ ｅ ａ ｎ ｅ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｃ Ｎｏ ｓ ｏ ｕ ｅ ｙ ｔ ｅ Ｐｏ ｒ Ｃｏ ｌ ｔ ｕ ｐ ｎ ｆＨｉ ｈ ｓ ｅ ｄ Ｔｒ ｉ ｓ Ａｅ ｅ ｏ
响乘 客乘 车 的舒适 性 ，又影 响周 嗣居 民的正 常生 活 。随 ： 速度 下进 行 气动 噪声 计算 。并 对数 值模 拟 结果 进行 比较
着我 国铁 路 的飞速 发展 ，对 高速 列车 气动 噪声 的 研究 将 ｌ 分 析 。
变得 更有 意义 。
１
日本 对集 电部 气 动 噪声 的 抑制 措 施 主要 有 下 面 四 ：
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｓｔ ｈｅｉｓ ｓｔａ ｈｅａ ｒ ｄ ｎａ ｃｎｏｓ ｒ ｕ ｅ ｂｙ ｔｅ ｐ ｓｒ ｃ ： ｏ ｔ ｓｕｅ ｈ ｔｔ ｅｏ ｙ ｍｉ ｉｅｐ ｏｄ ｃ ｄ ｈ ｏｗｅ ｏｌ ｃｉｎ ｅ ｕｉｍ ｅ ｆｈｉｈ一￣ ｅ ｒｉｓｂｅ ｏ ｅ ｉｎｉｃ ｎｔ ｒｃ ｌ ｔｏ ｑ ｐ ｎｔｏ ｇ ｅ ｐｅ ｄ ｔａｎ ｃ ｍ ｓｓｇ ｆ ａ ｉ
ＹＡＮＧ Ｆ ｎ ． ＮＩ Ｗ ｅ — ａ Ｕ ｎ Ｄａ
（ ａ ｇｈ ｎＩｓｔｔ ｆ ｔ ｓ Ｆｎ ｃ ａｉｓ ｎ ｈ ｓ ｓＣｈｎ ｓ ａ ｅ ｆ ｃｅｃ ，Ｃｈ ｎ ｃ ｕ ｉｎ ３ ０ ０，Ｃｈｎ ） Ｃｈｎ ｃ ｕ ｎｔｕｅｏ ｉ ， ｉｅＭｅｈ ｎｃ ｄＰ ｙｉ ， ｉｅｅＡｃｄ ｍｙｏ ｉｎ ｅ ｉ Ｏｐ ｃ ａ ｃ Ｓ ａ ｇｈ ｎＪｌ １０ ０ ｉ ｉａ

式中左边是用当地加速度和迁移加速度描述的流体动量 ；右边为引起左边流体动量产生变化的激励源，其中 第一项为作用在流体上的力（声激励p），负号表示力 的方向与压力梯度的方向相反，第二项为Q(x,t)质量源 的引入所致的动量增加（由于某种原因引起的小球表 面脉动速度u(x,t)，它也是激励源），其中ρQ(x,t)u(x,t) 为每单位流体体积的动量增加。因此
为Lighthill方程，它的求解是在自由空间假设下得到的，对于在固体边界不 起主要作用的地方，如喷气噪声问题，莱特希尔的基本理论是适用的
∂2 p 1 ∂2 p = ∂x 2 c 0 ∂t 2 ∂2ρ 1 ∂2ρ =0 ∂x 2 c 0 ∂t 2
气动声学的研究发展
• 1955，柯尔理论，将莱特希尔理论推扩到考虑静止固体边界的影
脉动球源的非齐次波动方程
• 脉动球源引起的声场（单极子）
∂2 p 2 2 2 ∂Q − c0 ∇ p = ρ0 c0 ( ) 2 ∂t ∂t
x − x'
解得声压
1 ∂ p( x , t ) = 4π ∂t
∫
V
ρ 0Q( x ', t − c0 x − x'
) dV ( x ')
推导脉动质量源波动方程
• 质量守恒方程
这里允许流体中包含脉动质量源，并假设在时刻和位置x每 单位流体体积内流入的流体体积流量为Q(x，t)，则对于体 积V中的流体来说，相应的质量守恒方程为
D dV Q x ρ = ρ ( , t )dV ∫V Dt ∫V
将全微分和体积分的物质导数代入上式得
D ∂ ∂ = +uj Dt ∂t ∂x j
车辆噪声—— 气动噪声
本课程内容使用的参考书