【摘要】：隨著鐵路建設(shè)技術(shù)的不斷完善和列車研發(fā)技術(shù)的不斷成熟,中國營運專線列車的行駛速度越來越快,而隨著車速的提高,氣動噪聲在鐵路噪聲中占有的比例也越來越大,當車速超過300km/h時,氣動噪聲將占有主導(dǎo)地位。中國在高速鐵路的建設(shè)中,橋梁平均總長占線路總長約為50%,部分線路如京滬線的橋梁占比高達80%,本文以京滬線為研究背景,分別從理論分析和數(shù)值研究兩個方面來研究復(fù)興號列車在高架橋上高速行駛時,所引起的氣動噪聲向四周輻射的空間分布規(guī)律,從而為降低鐵路沿線噪聲、改善鐵路沿線居民的日常生活提供一定的理論參考。本文的主要研究內(nèi)容包括:(1)對氣動噪聲的理論進行分析,以流體動力學基本控制方程為基礎(chǔ),推導(dǎo)了適用于高速列車實際運行條件的聲波波動方程。再借助Green函數(shù)對該聲波波動方程進行求解,得到了列車高速運行時引起的遠場接收點處聲壓波動的理論預(yù)測公式。結(jié)果表明:列車高速行駛時,氣流作用在列車表面的脈動壓力是引起氣動噪聲的主要原因。(2)對不同的湍流和氣動噪聲數(shù)值模擬方法進行對比分析,建立車輛-橋梁模型,先利用Reynolds平均法(RANS)對高架橋上列車周圍的流場進行穩(wěn)態(tài)計算,再以穩(wěn)態(tài)計算結(jié)果為初始條件,利用寬頻帶噪聲源方法計算列車表面的聲功率級。結(jié)果表明:車尾和車頭附近區(qū)域的聲源能量明顯比車身附近大,但是不能進一步判斷車尾和車頭附近聲源能量的大小,寬頻帶噪聲源方法只能從整體上判斷聲源的強弱。(3)利用大渦模擬方法對高架橋上列車周圍的流場進行瞬態(tài)計算,并對列車表面的脈動壓力進行分析。結(jié)果表明:由于車尾附近的氣流從壓力較大的鼻尖處向壓力較小的變截面處逆向流動,從而形成波動較大且能量較高的湍流,導(dǎo)致車尾附近區(qū)域的聲源能量比車頭附近區(qū)域的大。(4)根據(jù)軌道機車噪聲監(jiān)測國家標準(GB/T5111—2011)布置遠場空間監(jiān)測點,利用FW-H方程對列車高速運行時引起高架橋周邊空間監(jiān)測點的遠場氣動噪聲進行計算。結(jié)果表明:沿橋梁縱向,氣動噪聲能量在車頭和車尾變截面處較大,且車尾變截面處的噪聲能量最大;沿橋梁橫向,隨著離線路中心線距離的增大,氣動噪聲強度不斷降低并且降低的幅度越來越小;沿橋梁垂向,在距離軌道頂面1.2m處的氣動噪聲強度最大。(5)研究了車速、列車外形和橋墩高度對高速鐵路高架橋周邊氣動噪聲的影響。結(jié)果表明:隨著列車運行速度的變化,列車表面聲源能量和誘發(fā)的遠場氣動噪聲都會相應(yīng)增大;橋墩高度的變化雖然不會影響列車表面的聲源能量強弱,但是會影響高架橋周邊遠場氣動噪聲的空間分布。
【圖文】：

圖１－２“八縱八橫”鐵路網(wǎng)逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｅｉｇｈｔ邋ｖｅｒｔｉｃａｌ邋ａｎｄ邋ｅｉｇｈｔ邋ｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌ邋ｒａｉｌｗａｙ邋ｎｅｔｗｏｒｋｓ逡逑１逡逑

網(wǎng)規(guī)劃（２００８年調(diào)整）》，并指出中國高速鐵路的發(fā)展應(yīng)該以每小時２００公里以上逡逑的“四縱四橫”客運專線為重點；在２０１６年最新的一次對《規(guī)劃》修編后，提出逡逑了新時期“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)的宏偉藍圖⑴。圖１－１與圖１－２分別為我國“四逡逑縱四橫”與“八縱八橫”鐵路網(wǎng)的布局。逡逑０２３邐—邋ｅ？．逡逑１邋}杪�，．＇辶x稀觶桑�，，１１＂＊？？０＂逦？？邋ｍｍｍｍｍ辶x希繓苠義稀鲼脛蒎義希櫻剩櫻哄危礤澹

本文編號：2597031