高速列车气动噪声数值仿真及分布规律研究
发布时间：2021-01-14 01:06
本文着眼高速列车整车近壁面与路边气动噪声特性,基于流体力学和声学的相关理论、用Fluent软件对列车外流场及气动噪声进行数值仿真计算,并建立高速列车气动噪声数据库,对气动噪声数据进行管理和查询。主要研究工作如下:（1）本文建立了 CRH3型高速列车气动噪声计算的计算流体动力学模型,模型包括头车、中间车和尾车、一个受电弓及六个转向架,为了计算准确,模型中也包括了车头、车尾的流线型曲面、车端连接风挡、及空调导流罩等关键部件;模型中共有1570万流体单元,车体、转向架、受电弓等结构表面共划分93万个三角形单元,单元最小尺度为5mm。（2）基于Fluent软件,使用k-ε湍流模型计算了高速列车在200km/h、250km/h、300km/h、350km/h速度下车体外流场的稳态解。计算结果表明,列车表面曲率变化较大的位置静压力较大,如转向架、车头鼻锥处等位置;湍流运动强烈、空气流动分离现象明显的位置列车表面静压也较大,如受电弓弓头滑板、车头与车厢连接过渡处等位置。（3）以整车外流场稳态计算结果为初始条件,用大涡模拟法计算高速列车在不同速度下外流场的瞬态解,基于Lighthill声类比理论及FW...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１技术路线框图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏｕｔｅ?ｄｉａｇｒａｍ??本章小结??本章首先总结了近年来我国高速铁路兴起和发展的总体脉络，并整理了世界范围内??高速列车不断前进的历程
如车门、把手、雨刷器、车灯等不规则的凹陷凸起处，??几何形状过于复杂，如果按照ＣＲＨ３动车组８节完整地建立模型，一方面由于计算机硬??件等条件的限制，网格规模的增加会使仿真计算时间变长；另一方面由于列车中间车厢??的横截面积是不变的，气流流经车头后在中间几节车厢位置气体流动状态会变得相对稳??定，各个中间车气流压力大小和分布情况大致相同，无需对所有中间车全部加以仿真分??析，所以为了研宄整车的气动噪声特性，本文高速列车计算仿真采用整车三节车模型，??模型包括头车、中间车、尾车。具体如图３．１所示。???…．二…厂．．：?＇?ｖ?＇?????图３．１高速列车三节车简化几何模型??Ｆｉｇ．?３．１?Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ?ｍｏｄｅｌ?ｆｏｒ?ＣＲＨ３??为了简化模型，本文在建模过程中考虑了车头和车尾曲面，研究表明流线型车头对??高速列车气动噪声特性影响较大，所以本文对流线型车头和车尾的鼻尖处进行了细化，??并且保留了对于车头处噪声影响较大的排障器和车窗玻璃及雨刷结构，忽略了对于噪声??１５??
?第三章高速列车计算模型及稳态流场分析???翁：麟?．暑??（ｅ）车厢连接处与受电弓局部模型?⑴一位端车厢连接与转向架局部模型??图３．２车体简化模型??Ｆｉｇ．?３．２?ｌｏｃａｌ?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?Ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＣＲＨ?Ｔｒａｉｎ??３．?１．２计算域的选取??本文的计算域设计思想来源于风洞试验，即假设列车匀速行驶在无限大的空间中，??并且没有任何障碍物和地形影响，列车保持静止不动，同时与列车行驶相反方向的气流??从计算域流入端流入，与列车壁面相互作用后从气流流出端流出，以此模拟高速列车运??行时的实际工况。考虑到如果计算域中的流场采用无限大的计算域，一方面加大了模拟??仿真的难度、增加了网格单元的规模，另一方面也提高了计算机硬件的要求，故本文计??算域中的流场将无限大的计算域用有限的计算域替代。??研究显示，车头、车尾与计算域边界的距离对计算结果的精度影响并不相同。调整??计算域上游边界与车头的距离对于计算结果并不很大；缩小车尾与计算域的气流流出端??的距离，计算结果却产生了不同程度的误差，事实上，这些误差的产生与列车尾流发展??不充分有着直接的关联。所以，为了保证计算精度，尽可能缩小误差并且模拟列车运行??时的实际工况，一方面应当缩小计算区域，另一方面应当合理地控制列车尾部与计算域??下游边界的距离。??高速列车几何模型表面为刚性固定壁面，面ａｂｅｄ气流流入端，边界条件为速度入??口，面ｅｆｇｈ气流流出端，高速列车始终在亚音速条件下行驶，，其马赫数约为０．３，考虑??空气为不可压缩流体，其边界条件为压力出口，并且表压为〇ｐａ，底面ａｂｆｅ为地面，其??边界条件为移动壁面，
本文编号：2975896
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１技术路线框图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏｕｔｅ?ｄｉａｇｒａｍ??本章小结??本章首先总结了近年来我国高速铁路兴起和发展的总体脉络，并整理了世界范围内??高速列车不断前进的历程
如车门、把手、雨刷器、车灯等不规则的凹陷凸起处，??几何形状过于复杂，如果按照ＣＲＨ３动车组８节完整地建立模型，一方面由于计算机硬??件等条件的限制，网格规模的增加会使仿真计算时间变长；另一方面由于列车中间车厢??的横截面积是不变的，气流流经车头后在中间几节车厢位置气体流动状态会变得相对稳??定，各个中间车气流压力大小和分布情况大致相同，无需对所有中间车全部加以仿真分??析，所以为了研宄整车的气动噪声特性，本文高速列车计算仿真采用整车三节车模型，??模型包括头车、中间车、尾车。具体如图３．１所示。???…．二…厂．．：?＇?ｖ?＇?????图３．１高速列车三节车简化几何模型??Ｆｉｇ．?３．１?Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ?ｍｏｄｅｌ?ｆｏｒ?ＣＲＨ３??为了简化模型，本文在建模过程中考虑了车头和车尾曲面，研究表明流线型车头对??高速列车气动噪声特性影响较大，所以本文对流线型车头和车尾的鼻尖处进行了细化，??并且保留了对于车头处噪声影响较大的排障器和车窗玻璃及雨刷结构，忽略了对于噪声??１５??
?第三章高速列车计算模型及稳态流场分析???翁：麟?．暑??（ｅ）车厢连接处与受电弓局部模型?⑴一位端车厢连接与转向架局部模型??图３．２车体简化模型??Ｆｉｇ．?３．２?ｌｏｃａｌ?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?Ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＣＲＨ?Ｔｒａｉｎ??３．?１．２计算域的选取??本文的计算域设计思想来源于风洞试验，即假设列车匀速行驶在无限大的空间中，??并且没有任何障碍物和地形影响，列车保持静止不动，同时与列车行驶相反方向的气流??从计算域流入端流入，与列车壁面相互作用后从气流流出端流出，以此模拟高速列车运??行时的实际工况。考虑到如果计算域中的流场采用无限大的计算域，一方面加大了模拟??仿真的难度、增加了网格单元的规模，另一方面也提高了计算机硬件的要求，故本文计??算域中的流场将无限大的计算域用有限的计算域替代。??研究显示，车头、车尾与计算域边界的距离对计算结果的精度影响并不相同。调整??计算域上游边界与车头的距离对于计算结果并不很大；缩小车尾与计算域的气流流出端??的距离，计算结果却产生了不同程度的误差，事实上，这些误差的产生与列车尾流发展??不充分有着直接的关联。所以，为了保证计算精度，尽可能缩小误差并且模拟列车运行??时的实际工况，一方面应当缩小计算区域，另一方面应当合理地控制列车尾部与计算域??下游边界的距离。??高速列车几何模型表面为刚性固定壁面，面ａｂｅｄ气流流入端，边界条件为速度入??口，面ｅｆｇｈ气流流出端，高速列车始终在亚音速条件下行驶，，其马赫数约为０．３，考虑??空气为不可压缩流体，其边界条件为压力出口，并且表压为〇ｐａ，底面ａｂｆｅ为地面，其??边界条件为移动壁面，
本文编号：2975896
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/2975896.html
