金属声屏障用陶粒吸声板制备及性能实验研究

陶粒吸声板耐候性好、对环境影响小,是一种极具潜力的吸声材料,应用于金属声屏障需要深入研究其吸声、隔声性能。基于多孔材料的声学机理,通过振动加压成型技术,制备了陶粒吸声板,研究不同因素对其吸声、隔声性能的影响。测试结果表明:不同工况陶粒吸声板吸声系数、隔声量曲线趋势基本一致,中低频区段吸声系数逐渐增加,1000 Hz左右达到峰值,1000~5000 Hz吸声系数曲线存在波动及第二峰值;隔声量曲线基本呈先降低后增加趋势,区间存在波动,5000 Hz达到峰值;陶粒吸声板采用的陶粒粒径越小,吸声系数、隔声量越高;骨胶比由3.5提升至5.0,吸声系数、隔声量降低;降低水胶比,高频区段吸声系数增加明显,中高频隔声量降低明显;板厚增加,中高频段吸声系数曲线有向低频平移趋势,隔声量整体变化不大;陶粒吸声板放入金属外壳形成单元板后,吸声系数、隔声量较单一陶粒板整体提升显著。经过设计配比陶粒吸声板可以达到Ⅱ级吸声要求,同时兼具一定的隔声效果,放置入金属外壳组成声屏障单元板后,满足TB/T 3122—2019《铁路声屏障声学构件》标准要求,将陶粒吸声板用于金属声屏障吸声材料是可行的。

时速600 km高速磁浮列车气动声源分布及产生机理初探

高速磁浮的噪声主要来源于气动噪声,并且列车未来时速可达到600 km/h,气动噪声与列车速度的6~8次方成正比,会带来线路环境问题。本文以全尺寸高速磁浮列车模型为研究对象,基于延迟分离涡模型方法(DDES),结合磁浮列车流场特性分析其表面噪声产生的机理,为高速磁浮列车气动噪声性能评估和线路声屏障设计提供了依据。主要研究内容如下:由于气流直接冲击和流动分离,磁浮列车头部流线型区域主要声源分布在鼻尖位置,总声压级最大值为106.48 dB;车尾鼻尖处的复杂局部涡流和涡旋脱落是使其成为车尾流线型区域主要噪声源的原因,车尾鼻尖处总声压级最大值为124.75 dB;风挡间隙中的涡流引起了空腔噪声,风挡底部受到空腔噪声和车轨间隙噪声的耦合作用,其产生噪声能量最大,四位风挡底部的总声压级分别为115.94 dB、118.29 dB、123.36 dB和120.05 dB;无线电终端结构光滑度较高,在其表面气流流动平缓没有发生流动分离,表面各个部位声压级水平整体相似,并且车尾处的噪声水平高于车头处。

不同形式声屏障动态特性研究

利用FLUENT软件,模拟高速列车通过高架桥上不同结构形式声屏障的过程,研究声屏障上作用的脉动风压特性。声屏障结构形式主要考虑两种高度和四种不同头部结构对声屏障脉动风压的影响,高速列车采用两种不同车外型(称A车和B车),列车速度为每小时350 km,声屏障头部结构考虑了直型、Y型、内折型(内倒L型)和外折型(外倒L型)。利用ANSYS软件建立声屏障有限元模型,对声屏障的模态和高速列车的气流脉动激励的响应进行计算分析。计算结果表明,不同头部结构形式的声屏障所受脉动风压随时间变化趋势基本相似,列车高速通过声屏障时脉动风压呈现出明显的头波和尾波效应;不同头部结构的声屏障表面的脉动风压的峰值大小有差异,Y型声屏障最大,内折型次之,外折型最小;两种高度的声屏障立柱底部支座反力差异较大;目前分析的声屏障结构基频远大于脉动风的频率,列车的脉动风压作用不会导致声屏障发生共振。

高速铁路声屏障降噪效果预测及其验证

高速铁路对沿线居民的噪声污染日益受到关注,在线路两侧设置声屏障是降低车外噪声的有效措施。基于边界元理论,利用高速列车车外声源现场试验识别结果,建立考虑车体和轨道结构的高速铁路声屏障降噪效果预测模型,利用其计算无声屏障情况下车外声场特性和通用声屏障插入损失,并分别与试验结果进行对比分析。结果表明理论模型的预测结果与试验结果较吻合,在距轨道25 m远测点,预测结果和试验结果仅相差1.3 dB(A);该模型能够较好地预测不同车型和不同速度下的车外噪声特性。利用该模型对目前安装的通用型声屏障在30 m处测点进行性能预测,2.15 m高声屏障插入损失达到7 dB(A),如声屏障的高度增加0.5 m的话,插入损失增加约1～2 dB(A),列车运行速度增加,声屏障插入损失降低。声屏障的插入损失随着频率增高而增大,对1 000 Hz以上的高频噪声效果最为明显。

高速铁路声屏障插入损失影响因素及规律

为研究声屏障降噪的主要影响因素及规律,基于边界元理论,结合高速列车实测声源识别结果,建立了高速铁路声屏障降噪效果预测模型,研究了包括高速列车不同位置声源、声屏障高度、声屏障截面形状和吸声边界条件对插入损失的影响,并在此基础上提出了对现役声屏障结构的改进方案.研究结果表明,列车声源高度对声屏障插入损失有重要影响,现有2.15 m高声屏障只对车体下方噪声有降噪效果;随着声屏障高度增加,插入损失逐渐增大,声屏障高于6.15 m时,插入损失达到25 d B（A）以上;对于不同截面形式的声屏障,降噪效果从优到劣依次为Y型、倾斜型、T型、外折型、直立型和内折型,其中Y型比直立型插入损失高0.7～1.5 d B（A）;对于任一类型声屏障,吸声引起的具体降噪效果与声屏障形式有关,有吸声边界条件的降噪效果要优于＂刚性光滑＂边界条件,前者与后者相比,其插入损失可提高0.3～6.4 dB（A）。

高速铁路不同形式矮屏障车致气动力研究

针对目前高速铁路规划及噪声治理措施现状,提出了4种轨旁矮屏障型式,并借助数值仿真手段,模拟了高速列车通过高架桥上不同形式矮屏障的过程,研究了矮屏障上作用的气动力特性。计算结果表明,不同型式矮屏障所受气动力随时间变化趋势基本相似,呈现出明显的头波和尾波效应;不同型式矮屏障表面气动力的峰峰值大小有差异,3型矮屏障面板风压峰峰值最大,1型矮屏障背板风压峰峰值最大。结合一般混凝土结构强度,矮屏障设置导致的风压增量较小。