基于聲能密度模型的高速列車車內(nèi)聲場預(yù)測分析及仿真軟件設(shè)計.pdf

1、隨著我國高速鐵路迅速發(fā)展，列車運行速度不斷提高，許多在低速時未被關(guān)注的問題逐漸突出，影響列車速度的進一步提升。列車運行時產(chǎn)生的噪聲主要由牽引電氣系統(tǒng)噪聲、輪軌接觸噪聲以及氣動噪聲組成。其中氣動噪聲主要受列車運行速度v的影響，其輻射功率大約正比于V6到V8，因此隨著列車運行速度的提高，氣動噪聲將急劇上升。研究表明當列車運行速度超過250km/h時，以中高頻為主的氣動噪聲將占主導(dǎo)地位。以往高速列車減振降噪工作主要是在已經(jīng)完成的列車上進行試驗

2、測試，通過加裝隔振系統(tǒng)和吸聲、隔聲材料等手段來降低車內(nèi)噪聲，但此方法成本較高且難以從整體上解決問題。相比之下，如果在列車設(shè)計初期就對列車進行聲場仿真分析并根據(jù)聲源及聲場特性對列車進行相應(yīng)聲學(xué)設(shè)計，既能得到較好的聲學(xué)效果又能節(jié)約成本、縮短工期。本文圍繞高速列車車內(nèi)聲場數(shù)值計算技術(shù)進行了研究，主要開展的研究工作如下:
　　首先，分析了現(xiàn)有高速列車車內(nèi)聲場數(shù)值計算方法各自的特點與適用場合。分析認為現(xiàn)有內(nèi)部聲場數(shù)值計算技術(shù)，有限元法和邊界

3、元法在低頻聲場數(shù)值計算領(lǐng)域取得了較好的效果，但在中高頻聲場計算領(lǐng)域由于計算成本太高且計算精度較低，因此不適合中高頻聲場求解;統(tǒng)計能量法能夠?qū)χ懈哳l聲場進行計算，但得到的結(jié)果在一個子系統(tǒng)內(nèi)為單值均一分布的，無法得到聲場細節(jié)的準確值。
　　其次，為了能夠準確預(yù)測列車高速行駛時車內(nèi)中高頻聲場細節(jié)，提出并推導(dǎo)了一種基于聲能密度分布方程的聲場數(shù)值計算新方法。從能量流與能量之間的本構(gòu)關(guān)系研究了聲能密度在聲場空間的分布和傳播規(guī)律，依據(jù)直達聲場和

4、反射混響聲場的疊加原理，建立了面向中高頻復(fù)雜聲場細節(jié)解析的數(shù)值計算模型。對其思路可行性和預(yù)測準確性進行驗證，為下一步聲能密度法在高速列車車內(nèi)聲場預(yù)測與應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
　　然后，利用面向?qū)ο蟮恼Z言工具，開發(fā)一款基于聲能密度模型的高速列車車內(nèi)聲場仿真軟件。為方便工程人員使用，開發(fā)以聲能密度模型為核心的聲場預(yù)測軟件，為工程人員提供一種新的列車車內(nèi)聲場仿真工具。
　　最后，基于開發(fā)的仿真工具，對列車試驗車廂內(nèi)部聲場進行仿真分析