本文着眼高速列车整车近壁面与路边气动噪声特性,基于流体力学和声学的相关理论、用Fluent软件对列车外流场及气动噪声进行数值仿真计算,并建立高速列车气动噪声数据库,对气动噪声数据进行管理和查询。主要研究工作如下:(1)本文建立了 CRH3型高速列车气动噪声计算的计算流体动力学模型,模型包括头车、中间车和尾车、一个受电弓及六个转向架,为了计算准确,模型中也包括了车头、车尾的流线型曲面、车端连接风挡、及空调导流罩等关键部件;模型中共有1570万流体单元,车体、转向架、受电弓等结构表面共划分93万个三角形单元,单元最小尺度为5mm。(2)基于Fluent软件,使用k-ε湍流模型计算了高速列车在200km/h、250km/h、300km/h、350km/h速度下车体外流场的稳态解。计算结果表明,列车表面曲率变化较大的位置静压力较大,如转向架、车头鼻锥处等位置;湍流运动强烈、空气流动分离现象明显的位置列车表面静压也较大,如受电弓弓头滑板、车头与车厢连接过渡处等位置。(3)以整车外流场稳态计算结果为初始条件,用大涡模拟法计算高速列车在不同速度下外流场的瞬态解,基于Lighthill声类比理论及FW-H方程计算高速列车气动噪声。通过分析包括近壁面与路边在内的4个速度级别、528个监测点的气动噪声,得出列车气动噪声主要来自受电弓系统、头车和尾车鼻锥处、转向架系统、车顶导流罩等位置。(4)通过快速傅里叶变换(FFT),得到了高速列车声压级频谱,分析了高速列车近壁面与路边气动噪声的频谱特性,结果表明高速列车的气动噪声属于宽频噪声,没有明显的主频,能量主要集中在100-1000Hz区间内。(5)本文基于k-ε湍流模型,用宽频带噪声源模型计算了高速列车结构表面在不同速度下的气动噪声源,得到了车体结构表面声功率级分布云图。结果表明,列车车头、风挡、转向架、受电弓及车尾部表面为主要气动噪声源;另外,车体表面声功率级与静压力在数值上基本成正比,即静压力大的部位列车表面声功率级也大。(6)本文使用MySQL数据库建立了高速列车气动噪声数据库系统,基于Visual Studio 2008开发环境,使用C#语言编写了数据库管理查询界面,实现了对高速列车气动噪声数据的管理、维护和查询。基于该数据库可以方便快速查询高速列车不同部位、不同速度下的气动噪声数据,也可以对数据进行更新。