气动激励下高速列车车体受电弓平顶声振特性研究

刘舫泊1，肖新标2，张捷3，杨吉忠1（1.中铁二院工程集团有限责任公司；2.西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室；3.四川大学高分子材料工程国家重点实验室）

摘要：为掌握受高速列车电弓区域气动荷载对车体顶板的作用机理及顶板结构的声振响应与传递特性，采用计算流体力学方法对受电弓区域流场进行数值模拟获得气动激励；采用“波数-频率”方法提取到顶板壁面脉动压力的声学分量和对流分量；分别以扩散声场模型和Corcos 湍流激励模型分析声学分量和对流分量作用下顶板结构的声振响应及传递特性，并定量分析受电弓平顶各部件对车内噪声的贡献。研究结果表明：受电弓对平顶气动激励主要有涡脱落引发的气动声压以及脱落的漩涡撞击车体壁面产生的湍流激励。350 km/h 来流速度下，受电弓平顶壁面总的脉动压力为144.2 dB，其中对流分量为143.5 dB，声学分量为136.4 dB。而由于声学分量的波数更接近受电弓平顶结构的弯曲波波数，因此更能激发受电弓平顶的声振响应：气动声压激励下受电弓平顶的辐射声功率为80.4 dB(A)，湍流激励下的声功率为60.6 dB(A)。气动激励下车体型材是最主要的结构声源，振动传递至内饰顶板辐射噪声是该区域第二大结构噪声源。气动声压激励下车体型材对车内贡献占比77%，内饰顶板占比为17.9%；湍流激励下车体型材对车内贡献占比为67.7%，内饰顶板占比为21.6%。

关键词：高速列车；气动噪声；脉动压力；受电弓平顶；声振响应