高速列車受電弓氣動噪聲特性分析

杜 健， 梁建英， 田愛琴

(南車青島四方機車車輛股份有限公司，山東 青島266111)

目前高速列車的最高試驗速度達到驚人的574.8 km/h，而商業運營速度也早已突破300 km/h.對于在近地面稠密大氣層中運行的高速列車，其與氣流之間的相互作用非常顯著，由此產生一系列的空氣動力學問題［1-6］. 國內外眾多學者對高速列車空氣動力學問題進行了研究，且隨著研究的深入逐漸形成一個獨立的學科分支，即列車空氣動力學［7］.沈志云指出列車高速運行所引發的最大問題就是氣動噪聲，噪聲超標往往成為限制高速列車運行速度的決定性因素［8］;馬大煒也指出列車高速運行所引發的環保問題莫過于噪聲，隨著列車運行速度的不斷提高，氣動噪聲成為列車在高速時的主要噪聲［9］. 高速列車受電弓是很重要的氣動噪聲源，德日法等高速鐵路強國為降低受電弓所產生的氣動噪聲，開展了大量的研究工作［10］:King 采用偶極子點聲源描述受電弓漩渦脫離所導致的氣動噪聲，發現受電弓遠場氣動噪聲與車速的對數近似成線性關系［11］;Noger 在低噪聲風洞中測試受電弓的氣動噪聲源，發現受電弓背部垂直面是非常重要的噪聲源區域［12］;Iwamoto 結合理論研究和現場試驗結果分析，提出降低受電弓氣動噪聲的方法［13］;Ikeda 通過現場試驗和理論分析，研究低氣動噪聲受電弓的設計理論及方法，提出降低受電弓氣動噪聲的設計方案［14］. 隨著計算技術及高性能計算機的發展，計算流體力學方……