高速列车受电弓射流降噪仿真分析与风洞试验研究

摘要

针对高速列车行驶过程中受电弓区域产生的气动噪声问题,提出一种基于射流的主动降噪新方法。通过建立1∶30缩比受电弓空腔射流降噪装置模型,探究不同射流速度对空腔噪声的抑制效果。采用LES湍流模型和FW-H声学模型对受电弓空腔流场和声场进行求解,分析不同射流速度对湍动能、涡量、表面声功率级及远场噪声值的影响,得出来流马赫数M=0.117时的最优射流速度为40 m/s;在最优射速下,受电弓空腔表面最大声功率级降低了4.503 dB,远场噪声值在2.5 m接收点处降低1.43 dB,在8.333 m接收点处降低1.16 dB,达到降噪设计目标。在此基础上,进行1∶30缩比模型的风洞试验,测试受电弓空腔后壁面监测点的脉动压力,并对其进行傅里叶变换(FFT),得到300~5000 Hz范围内噪声频谱特性;在射速40 m/s下,后壁面中间、边缘监测点处总声压级分别减小0.53、0.49 dB。将仿真与试验数据进行对比,得出总声压级最大误差为3.54 dB,误差值占总声压级的2.4%,验证了气动噪声计算方法的准确性。