中文摘要：

列车高速化过程中，带来的噪声显著增大。噪声过大会损害乘员的听力，甚至引起神经系统、心血管系统等方面的疾病。本项目通过建立高速列车表面脉动压力的数值计算模型，研究预测高速列车表面脉动压力分布的高效数值计算方法，揭示高速列车表面脉动压力的分布规律；综合应用边界元法及统计能量法，建立高速列车车内气动噪声的数值仿真模型，得出脉动压力引发的车内气动噪声的频谱特性及声功率，形成高速列车气动噪声的预测方法，得出列车运行速度、关键结构参数对气动噪声的影响规律，形成低气动噪声高速列车流线型车体设计理论，及车内气动噪声的控制方法。项目的实施将为改善高速列车乘坐舒适性，提供技术支持。

结论摘要：

控制高速列车噪声是实现高速铁路可持续协调发展的必然要求。项目以控制高速列车的气动噪声为目标，对高速列车的脉动压力、气动噪声等问题进行深入研究。采用LES法对车头曲面的脉动压力进行了数值计算，得出了脉动压力的分布特性在流场中某点处产生的脉动压力主要影响该处本地，对其余点的影响作用随着距离的增加而迅速减弱；脉动压力的频带很宽，无明显的主频率。各点脉动压力的频谱在低频时幅值较大，随着频率增加，幅值以负指数规律持续下降。脉动压力1/3倍频程频谱的主要能量集中在20Hz-500Hz频率范围内，随着列车运行速度提高，频谱的主要能量范围有向高频移动的趋势。 采用声学模拟理论计算了高速列车流线型头部、纵向对称面的气动噪声，对高速列车的纵向对称面型线、车头曲面、车辆连接处外形进行了组合优化。采用三维LES法和声模拟方法计算了截面为矩形、圆形、椭圆形时受电弓绝缘子的气动噪声。从这一系列的研究中得出了如下结论气动噪声在很宽的频带内存在，是一种宽频噪声。在低频时，声压幅值较大，随着频率升高，幅值下降。当来流速度一定时，距离气动噪声源越远，总声压级越低，但总声压级的衰减幅度却减少。当来流速度增加，距离发声点越远，总声压级的增幅越小。减少车辆连接处的棱角，将列车外形设计成内凹形，能有效降低气动噪声。将绝缘子截面设计成椭圆形，且椭圆长轴跟气流流向一致，或加大受电弓零部件尺寸，减少受电弓零部件的数量，是降低受电弓气动噪声的有效途径。 建立了高速列车司机室气动噪声计算的边界元及统计能量分析模型，对气流扰动引起的司机室内气动噪声进行了仿真分析，得出了司机室内的平均A声级。制订了修改司机室内饰和增加司机室前窗玻璃厚度两种降噪方案。得出了如下结论在25 Hz -500 Hz之间的区域，司机室内的声压幅值都较大，说明司机室内的气动噪声主要是中、低频噪声。纵向中截面型线附近的场点声压级都较大，说明中截面型线对气流的扰动较严重，在满足使用要求的前提下，对中截面型线进行低噪声优化设计，可降低司机室内的气动噪声。在车顶曲面原有内饰层的基础上，加0.01米厚、损耗因子为0.5的夹板，司机室前上部声腔和后上部声腔的总声级分别降低了1.23dBA和1.24dBA。司机室前窗玻璃厚度由4mm增加到5mm，前上部声腔和后上部声腔的总声级分别降低了0.87dBA、0.76dBA。