高速列车气动噪声相关的计算气动声学研究

来源 :中国科学院力学研究所(北京) 中国科学院力学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:musicwen5918
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就气动声学学科而言,气动噪声的数值模拟(即计算气动声学)成为一个重要的方向已有将近20年,但受计算能力所限,对于解决实际问题还有较大的困难。在国家大力发展高速列车事业的背景下,气动噪声问题已经成为亟待解决的关键难题,因此,现阶段利用数值计算手段研究高速列车的气动噪声问题是一项具有挑战性的任务。   本研究主要内容包括:⑴建立了一个基于CFD(计算流体力学)与声学类比方法结合的气动噪声平台。利用有限元大涡模拟进行声源区的计算,Curle声学类比方法进行远场噪声预测。⑵通过模型流动的大涡模拟,研究了高速列车气动噪声问题中两种最基本的声源----柱体风吹声、空腔发声的特征。对于柱体风吹声,首先对雷诺数为3900(亚临界区)的圆柱绕流的声源区的湍流流动进行了深入的考察;对方柱绕流进行了非定常流动计算和远场噪声计算;同时考核了大涡模拟程序的能力与适应性,讨论了其中的计算参数设计方法。对于空腔声,对选定的标准测试算例进行了对比研究。验证表明,程序具有较好的计算声源区的能力。以上基本模型的机理研究为新型高速列车气动噪声设计提供了新的概念,有利于指导工程设计。⑶对高速列车实际气动噪声问题模型进行了研究。研究了真实后视镜、受电弓和列车整车的声源特征和远场噪声规律。研究结果为研究高速列车气动噪声机理提供了一些新的认识,为解决工程设计中的问题提供了新概念,为后续工作奠定了基础。本文的研究表明,在现阶段,本文使用的混合模拟策略是最适合工程研究的手段之一。
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