基于聲能密度模型的高速列車車內聲場預測分析及仿真軟件設計.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地位。以往高速列車減振降噪工作主要是在已經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聲學設計，既能得到較好的聲學效果又能節(jié)約成本、縮短工期。本文圍繞高速列車車內聲場數(shù)值計算技術進行了研究，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)有內部聲場數(shù)值計算技術，有限元法和邊界

3、元法在低頻聲場數(shù)值計算領域取得了較好的效果，但在中高頻聲場計算領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)計能量法能夠對中高頻聲場進行計算，但得到的結果在一個子系統(tǒng)內為單值均一分布的，無法得到聲場細節(jié)的準確值。
　　其次，為了能夠準確預測列車高速行駛時車內中高頻聲場細節(jié)，提出并推導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關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測準確性進行驗證，為下一步聲能密度法在高速列車車內聲場預測與應用奠定了理論基礎。
　　然后，利用面向對象的語言工具，開發(fā)一款基于聲能密度模型的高速列車車內聲場仿真軟件。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測軟件，為工程人員提供一種新的列車車內聲場仿真工具。
　　最后，基于開發(fā)的仿真工具，對列車試驗車廂內部聲場進行仿真分析