高速列车转向架舱对转向架区域流场与气动噪声影响

根据涡声理论和声比拟方法,数值模拟了高速列车转向架简化模型的流场与气动噪声特性,分析了转向架舱对转向架流动与气动噪声性能的影响.结果表明:在单独转向架与转向架位于转向架舱内2种工况下,几何体近壁流场内形成的体偶极子声源为近场四极子噪声的主要声源,转向架表面压力脉动产生的面偶极子声源为声辐射主要声源;与单独转向架相比,转向架舱改变了转向架流动特性与声辐射指向性,削弱了转向架所产生气动噪声的强度,但转向架舱后壁会产生较大气动噪声.

转向架舱端板对列车空气阻力性能影响的研究

本文利用风洞试验方法,对某型高速动车组的三种转向架舱垂直端板方案及圆弧端板方案在不同风速、不同侧偏角情况下对列车空气阻力的影响进行研究,研究表明,合理调整转向架舱端板与转向架的距离,可以有效改善列车的空气阻力.在不同侧偏角情况下,圆弧端板方案减阻性能均优于垂直端板方案.

高速列车转向架舱内流场实车测试与数值模拟

设计了一种高速列车转向架舱内流场状态测试装置。在无横风、横风速度为15m·s-1与端板角度分别为30°、45°、70°条件下对转向架舱内流场进行了数值模拟,并分析了裙板包覆对转向架舱内积雪形成的影响。试验结果表明:转向架舱内气流流动规律的实测结果与模拟结果相同,说明数值模拟可行;动气流由列车底部以及两侧裙板灌入转向架舱内,流经端板时产生流动分离现象,大部分气流由端板底部及两侧裙板后部排出;自头车往后,流经转向架舱内的气流速度逐渐减小,裙板处进气区域减小,裙板后部排气区域增大;雪粒大多由流经转向架舱底部的气流带入,然后在转向架流场影响下不断沉积而产生积雪;合理设置转向架舱端板角度可以减小冰雪在转向架舱内堆积的概率;包覆裙板并不能有效减少转向架舱内积雪,不建议采用。

高速列车转向架舱风洞试验研究

针对高速列车转向架舱的几何外形特点,提取5个设计变量,设计了6种方案,对1∶8比例3编组带路基、轨道及转向架舱的高速列车模型进行了0°及-19.8°侧偏角风洞试验研究,分析了转向架舱不同设计变量对应的高速列车气动阻力特性,得到了各设计参数的减阻效果。研究表明:转向架舱内顶面采用曲面过渡,前后壁面采用倾斜壁,裙板采用全包裙板,减小内壁纵向长度等措施,可以减小列车的气动阻力。通过不同设计变量对列车气动阻力的影响度分析,表明0°及-19.8°侧偏角2种情况下内顶面倒角及内壁纵向长度均对列车气动阻力有重要影响,上述研究结果对列车局部减阻及外形优化具有参考意义。

高速列车转向架区域气动噪声风洞实验研究

转向架区域是高速列车最主要的气动噪声源。通过风洞试验的方法,测量了1∶20转向架区域的舱内气动噪声和压力,分析了动车转向架、拖车转向架舱内气动噪声和脉动压力的速度标度律,及其随雷诺数的变化规律。结果表明:近场气动噪声标度律分析可以区分转向架舱内湍流脉动压力和声压,舱内湍流脉动压力能量随速度的3.2~3.9次方增加,声压级随速度的6~8次方增加,两者的分界线频率,转向架舱后壁高于舱顶部。气动噪声为具有多个峰值的宽频带噪声,频率不随雷诺数变化的峰值噪声由声共振导致,频率随雷诺数增加而增大的峰值噪声为气流冲击轮对下部导致。转向架区域的气动噪声的峰值频率与转向架舱、轮对尺寸有关,宽频带噪声受转向架形式影响。该研究结果可为理解转向架区域气动噪声源特性及降噪控制提供理论和数据支撑。

高速列车头车安装裙板后流场与气动噪声特性仿真分析

运用涡声理论和声类比方法,计算分析了转向架舱外安装裙板后高速列车头车简化模型的空气动力与气动噪声特性。基于延迟分离涡模型获得的近场流场被用于预测远场声辐射。结果表明,流体通过头车时形成了不同尺度和方向的复杂涡结构,上游几何体周围产生的湍涡向下游传播并与下游几何体相互作用,从而在头车尾部形成高湍流度尾迹。头车几何体近壁流场内形成的四极子噪声中,体偶极子声源高于体四极子声源,成为四极子主要声源。头车鼻锥、转向架、转向架舱后壁面以及尾部等部位的涡脱落、流动分离和流体相互作用剧烈,涡结构发展集中,几何体表面压力脉动变化显著,诱发形成偶极子气动噪声源。转向架舱外侧安装裙板后,在沿转向架中心的水平面内,后转向架部位辐射的气动噪声较前转向架强;头车沿线路侧向辐射的气动噪声强度分布较均匀,头车端部产生的气动噪声略高于头车尾部。裙板减弱了转向架区域流动冲击与湍流脉动,降低了头车气动噪声的产生与辐射。