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高速列车运行速度不断刷新的同时,气动噪声也将超过滚动噪声成为主要的噪声污染源。由于铁路沿线附近的环境噪声标准日益严格,气动噪声极大的限制了高速列车的实际运营速度。如何降低气动噪声已经成为研发和设计新型列车的重要课题。气动噪声是由车体表面附近的空气湍流运动所导致。本文以Lighthill声类比理论为基础,数值模拟了CRH2型高速列车在不同工况下的表面偶极子声源分布规律和频谱特性。以车体表面噪声源作为边界条件,分析了不同频率的远场噪声分布。同时比较了声场中是否存在直立型声屏障时,远场噪声的分布情况以及标准测点的声压级。1.高速列车外流场分析。建立列车模型和流场区域的计算模型,将空气看成可压缩理想气体,利用大涡模拟方法模拟列车实际运行时的外部流场,并获得车体表面脉动压力。2.车体表面偶极子声源分析。基于Lighthill声类比理论,将流场计算结果中的脉动压力转换成偶极子声源。对比分析不同速度的偶极子声源的分布规律及其频谱特性,可知气动噪声属于宽频噪声并且其强度随速度升高而增强。重点分析了列车转向架、车厢连接处和导流板等特殊位置的偶极子声源,可以看出这些位置的偶极子声源较强。3.远场气动噪声分析。以车体表面偶极子声源作为边界条件,通过求解Helmholtz方程,获得不同频率的远场气动噪声分布和标准测点声压级。分析不同频率的远场噪声分布可知,远场气动噪声的声压级随速度升高而增大。高频时,气动噪声具有较强的指向性。在远场标准测点处仍存在较大声压级。4.直立型声屏障对气动噪声的影响。将偶极子声源和声屏障壁面作为边界条件,求解声学方程并得到声场中存在声屏障时的远场气动噪声分布,并将计算结果与声场中不存在声屏障时的结果相对比。可以看出,直立型声屏障阻碍了偶极子声源在水平方向的传播,这对于控制铁路沿线的噪声污染起到了很好的效果。