高速列车外流场气动噪声的特性研究

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.013

东北大学学报:自然科学版 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (1): 74-78.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.013

高速列车外流场气动噪声的特性研究

姜世杰¹，杨松¹，闻邦椿¹，战明²

(1.东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819; 2.东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳110819)

收稿日期:2019-01-04 修回日期:2019-01-04 出版日期:2020-01-15 发布日期:2020-02-01
通讯作者: 姜世杰
作者简介:姜世杰(1985-)，男，辽宁营口人，东北大学讲师，博士；闻邦椿(1930-)，男，浙江温岭人，东北大学教授，博士生导师，中国科学院院士.
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51705068)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(N170302001).

Study on Characteristics of the External Aerodynamic Noise of High-Speed Trains

JIANG Shi-jie¹， YANG Song¹， WEN Bang-chun¹， ZHAN Ming²

1. School of Mechanical Engineering & Automation， Northeastern University， Shenyang 110819， China; 2. School of Information Science & Engineering， Northeastern University， Shenyang 110819， China.

Received:2019-01-04 Revised:2019-01-04 Online:2020-01-15 Published:2020-02-01
Contact: JIANG Shi-jie
About author:-
Supported by:
-

摘要/Abstract

摘要： 针对高速列车外流场气动噪声完成了在线实验测试研究，对列车模型进行了简化并确定了合理性；进行了列车模型湍流流场模拟，完成了列车远场气动噪声的预测研究.研究表明，合理缩短列车不会改变车身表面声功率分布规律；高速列车气动噪声属于宽频带噪声；在频率范围(0～ 5000Hz)内气动噪声仿真与实验结果吻合较好，说明仿真方法准确度高；列车转向架处湍流最为剧烈，其次为车头鼻锥处；车身表面的气流最为平缓，进一步说明缩短列车模型的合理性.所提出的仿真方法能够为高速列车的结构优化设计提供依据，并能验证高速列车气动噪声控制方法的有效性.

关键词: 气动噪声, 高速列车, 在线实验, 预测, 噪声控制

Abstract: The on-line experiments were carried out to illustrate that it is reasonable to simplify the high-speed train model. The turbulent air flow of the train model was simulated， and the far-field aerodynamic noise generated by high-speed trains was predicted. It was found that reasonably shortening the car body will not influence the distribution of the sound power level generated by the train surface. The aerodynamic noise of high-speed trains is a typical broadband noise in a wide frequency scope(0~5000Hz)， the simulated aerodynamic noise agrees well with the measurement， and the simulation method is reliable. The turbulence is most severe at the bogie， followed by the nose cone. The air flow on the body surface is most gentle， further confirming the rationality of shortening the train model. The simulation method proposed can provide a basis for structural optimization design of high-speed trains and verify the effectiveness of the aerodynamic noise control method for high-speed trains.

Key words: aerodynamic noise, high-speed train, on-line experiment, prediction, noise control

中图分类号:

U270.16

姜世杰，杨松，闻邦椿，战明. 高速列车外流场气动噪声的特性研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(1): 74-78.

JIANG Shi-jie， YANG Song， WEN Bang-chun， ZHAN Ming. Study on Characteristics of the External Aerodynamic Noise of High-Speed Trains[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2020, 41(1): 74-78.

参考文献

[1]Sassa T，Sato T，Yatsui S.Numerical analysis of aerodynamic noise radiation from a high-speed train surface［J］.Journal of Sound and Vibration，2001，247:407-416.
[2]刘加利.高速列车气动噪声的理论研究与数值模拟［D］.成都:西南交通大学，2009.(Liu Jia-li.The theoretical research and numerical simulation of aerodynamic noise of high-speed train［D］.Chengdu:Southwest Jiaotong University，2009.)
[3]Zhu J，Hu Z，Thompson D J.Analysis of aerodynamic and aeroacoustic behaviour of a simplified high-speed train bogie［C］//The 11th International Workshop on Railway Noise.Berlin:Springer，2015:489-496.
[4]Yang W，Kim D，Park J，et al.Analysis on the aeroacoustic sound radiation from high-speed train using a simplified numerical model［C］//The 20th International Congress on Sound and Vibration，ICSV 2013.Bangkok，2013:397-399.
[5]Lyu B，Dowling A P，Naqavi I.Prediction of installed jet noise［J］.Journal of Fluid Mechanics，2016，811:234-268.
[6]Ricco P，Baronb A，Molteni P.Nature of pressure waves induced by a high-speed train travelling through a tunnel［J］.Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics，2007，95:781-808.
[7]刘凤华，李树民，余以正.采用声学比拟法计算高速列车气动噪声的研究［J］.铁道技术监督，2013，41(11):34-38.(Liu Feng-hua，Li Shu-min，Yu Yi-zheng.Study on the calculation of aerodynamic noise of high-speed train by acoustic analogy method［J］.Railway Quality Control，2013，41(11):34-38.)
[8]张军，黄艳艺，兆文忠.高速列车气动噪声数值仿真［J］.大连交通大学学报，2012，33(4): 1-4.(Zhang Jun，Huang Yan-yi，Zhao Wen-zhong.Research on numerical simulation of aerodynamic noise for high-speed train［J］.Journal of Dalian Jiaotong University，2012，33(4):1-4.)
[9]Williams J E F，Hawkings D L.Sound generation by turbulence and surfaces in arbitrary motion［J］.Philosophical Transactions of the Royal Society of London，1969，264:321-342.
[10]Lighthill M J.On sound generated aerodynamically.part II:turbulence as a source of sound［J］.Proceedings of the Royal Society of London，1954，222:1-32.
[11]Lighthill M J.On sound generated aerodynamically:part I:general theory［J］.Proceedings of the Royal Society of London，1952，211:564-587.
[12]姜世杰，杨松，吴丹，等.高速列车头车外流场气动噪声的仿真与实验研究［J］.东北大学学报(自然科学版)，2018，39(8):1137-1142.(Jiang Shi-jie，Yang Song，Wu Dan，et al.Simulating and experimental investigations on aerodynamic noise of high-speed train head［J］.Journal of Northeastern University(Natural Science)，2018，39(8):1137-1142.)
[13]郑拯宇.高速车辆外部气动噪声场数值模拟研究［D］.成都:西南交通大学，2012.(Zheng Zheng-yu.A study on the numerical simulation of high-speed vehicle’s external aerodynamic acoustics field［D］.Chengdu:Southwest Jiaotong University，2012.)
[14]Proudman I，Pearson J R A.Expansions at small Reynolds numbers for the flow past a sphere and a circular cylinder［J］.Journal of Fluid Mechanics，2006，2(3):237-262.
[15]Sarkar S，Erlebacher G，Hussaini M Y，et al.The analysis and modelling of dilatational terms in compressible turbulence［J］.Journal of Fluid Mechanics，2006，227(12):473-493.
[15]关守平，房少纯.一种新型的区间-粒子群优化算法［J］.东北大学学报(自然科学版)，2012，33(10):1381-1384.(Guan Shou-ping，Fang Shao-chun.A new particle swarm optimization algorithm［J］.Journal of Northeastern University(Natural Science)，2012，33(10):1381-1384.)

高速列车外流场气动噪声的特性研究

Study on Characteristics of the External Aerodynamic Noise of High-Speed Trains

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	李荟, 韩晓飞, 朱万成, 毛嘉石. 基于ICEEMDAN与Attention-LSTM的矿山边坡位移预测[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2025, 46(7): 163-170.
[2]	储满生, 王国栋, 唐珏, 石泉. 数字化高炉炼铁技术研发与应用研究进展[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2025, 46(7): 113-130.
[3]	李中正, 吴朝霞, 王金杨, 康增鑫. 基于特征优选的GA-BiLSTM烧结矿中FeO含量预测模型[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2025, 46(6): 56-65.
[4]	赵鑫鑫, 李兵, 杨珏. 非公路车辆混动变速器切换过程可拓优化控制[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2025, 46(3): 106-114.
[5]	王金杨, 吴朝霞, 李中正, 康增鑫. 基于JITL-XGBoost的烧结终点预测模型[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2025, 46(2): 28-34.
[6]	唐传茵, 潘律, 李静红, 章明理. 考虑稳定边界和侧倾稳定的车辆路径跟踪控制[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2024, 45(8): 1123-1134.
[7]	李坦, 王宏, 金博丕, 吴志伟. 面向外骨骼性能评估的多源生理能耗预测[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2024, 45(6): 850-857.
[8]	周斌, 王宏, 李坦, 兰钦. 完全预测下肢步行运动想象意图的可行性研究[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2024, 45(5): 609-618.
[9]	周晓光, 马鑫, 姜珊, 刘振宇. ESP工艺下DP600热轧双相钢铁素体相变模型[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2024, 45(4): 483-489.
[10]	陈猛, 洪宇. RTP-PVA混杂纤维的工程水泥基复合材料干缩性能试验研究[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2024, 45(3): 407-414.
[11]	閤光磊, 吴朝霞, 刘梦园, 姜玉山. 基于GMM-KNN-LSTM的烧结矿化学指标预测[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2024, 45(3): 314-322.
[12]	高永涛, 朱强, 吴顺川, 王勇兵. 基于D-S证据理论的岩爆预测方法研究[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2024, 45(2): 244-251.
[13]	曹秀梅, 赵文, 王志国, 何鹏. 基于Optuna-XGBoost的砂土地层盾构渣土改良剂预测[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2024, 45(12): 1769-1777.
[14]	冯昂, 宫俊, 王念, 王景龙. 基于图卷积和卷积的行人轨迹预测算法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2024, 45(11): 1529-1536.
[15]	刘梦园, 吴朝霞, 王金杨, 閤光磊. 基于TST-LSTM模型的烧结料层透气性预测[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2024, 45(10): 1379-1385.