高温超导磁悬浮列车气动噪声特征仿真研究

气动噪声是高温超导磁悬浮列车噪声的主要来源,以新型高温超导磁悬浮列车1∶8缩比的8车模型为研究对象,基于大涡模拟(LES)方法和K-FWH方程,通过建立可穿透积分面对列车在500,550,600及650 km·h-1 4个速度级下的气动噪声特征进行数值仿真研究。结果表明:在U型轨道的约束下,列车周围的气动激扰主要集中在车顶两侧、尾车流线型及尾流区;偶极子声源主要分布在中车车顶表面两侧、尾车流线型及超导线圈后方,尾流区也是重要的气动噪声源区;列车辐射噪声频谱呈现“宽峰”(100~315 Hz)特性,随着车速提升,低频噪声能量增强;4个速度级下测点辐射噪声水平变化规律一致,噪声最大值分别为94.2,96.4,100.1和105.2 dB(A);随着车速提升,四极子声源能量占比不断增大,当车速大于600 km·h-1时,16个测点的四极子声源平均能量占比超过90%。研究成果可为高温超导磁悬浮列车气动声学优化设计提供参考。

时速600 km高速磁浮列车天线气动声学影响研究

基于改进的延迟分离涡模型(IDDES)和K-FWH积分方法,针对有/无天线的3种600 km/h高速磁浮列车工况,研究天线模型对列车远场辐射噪声特征的影响。研究结果表明:天线的存在显著增强了车体表面偶极子源辐射,无天线模型、有天线模型1和有天线模型2偶极子辐射噪声声压级最大值分别为91.2、96.0和94.6 dB(A),采用可穿透积分面得到的远场辐射噪声声压级最大值分别为98.9、99.8和100.4 dB(A),四极子声源辐射能量占比分别为89.3%、81.5%和83.1%。辐射频谱呈现“宽峰”特征,主能区位于300~1 000 Hz频段,天线的存在使得峰值频率稍向高频迁移,同时有天线模型存在与天线局部扰动相关的小峰值。

时速600 km等级高速磁浮列车气动噪声特征数值仿真研究

当磁浮列车运行速度超过400 km·h^(-1)时,四极子声源对列车远场噪声的影响不容忽视。基于大涡模拟(LES)方法和基尔霍夫-福茨.威廉姆-霍金斯(Kirchhoff-Ffowcs Williams and Hawkings,K-FWH)方程,通过合理构建可穿透积分面,对不同速度等级下磁浮列车的偶极子、四极子声源特征进行数值仿真分析。结果表明:尾车流线型区域附面层分离引起的空间扰动是磁浮列车气动发声的根源;列车偶极子声源主要分布在磁浮列车头/尾车无线电终端周围、头/尾车流线型抱轨底部以及尾车流线型鼻尖点区域,四极子声源主要分布在尾流区域;当列车分别以400,500及600 km·h^(-1)3个速度级运行时,四极子声源辐射能量分别为62.4%,63.3%和71.7%,均超过偶极子声源,占据主导地位。

高速磁浮列车气动声学特征的数值模拟研究

基于大涡模拟(LES)及Kirchhoff-Ffowcs Williams-Hawkings(K-FWH)方程,对400 km/h速度级下高速磁浮列车与高速列车气动/声学特性进行对比研究,获取高速磁浮列车气动激扰发声关键特征;通过分区合理构建扰动源积分面,对600 km/h高速磁浮列车辐射气动噪声进行数值模拟研究。研究结果表明:高速列车车体不平整,几何诱导发声为主要发声机制;而高速磁浮列车车身平顺,尾车流线型区域附面层分离引起的空间扰动是主要发声源;当磁浮列车以600 km/h运行时,气动激扰发声的能量主要由尾车流线型区域偶极子声源及尾流区域四极子声源组成;尾流区四极子声源的平均辐射贡献超过偶极子声源的平均辐射贡献,达到60.9%。