Page 132 - 《应用声学》2021年第4期

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2.3 模型校验 100
为验证数值仿真模型的准确性，选择对应的风 80
洞试验进行验证，测点位置与风洞试验一致。表1给
出时速300 km/h、整车升弓工况远场测点的总声压 ܦԍጟ/dB(A) 60
级，由表 1 可知数值仿真结果与试验结果的最大差 40
值2.2 dB(A)，最大相对误差2.5%。
20 តᰎ
͌ᄾ
表 1 远场测点总声压级
0
Table 1 Comparison of total sound pres- 200 2000
ᮠဋ/Hz
sure levels at far-field measurement points
图 10 测点 3 声压级频谱
测点 相对
试验/dB(A) 仿真/dB(A) |差值|/dB(A) Fig. 10 Frequency spectral of sound pressure level
编号 误差/%
of Test Point 3
1 88.2 86.8 1.4 1.6
2 88.4 88.6 0.2 0.2 2.4 近场噪声结果分析
3 88.6 89.4 0.7 0.9 湍流脉动压力级由表面静压脉动计算得到，表
4 88.7 89.1 0.4 0.5
征由于流体和固体相互作用的偶极子声源强度。通
5 88.7 86.8 1.9 2.1
过车头区域的湍流脉动压力级分布可以明晰主要
6 88.9 89.2 0.3 0.3
噪声源分布，从而为远场和车内提供降低噪声的方
7 89.3 87.1 2.2 2.5
向。图11给出了300 km/h运行速度下车头区域表
8 89.2 88.0 1.2 1.3
面湍流脉动压力级云图。由计算结果可知：以车头
9 89.1 87.1 2.0 2.2
鼻尖为界，底部湍流脉动压力级大于上部流线型湍
10 88.6 87.1 1.5 1.7
流脉动压力级；在底部结构中，气流正面冲击排障
图 10 给出了测点 3 的仿真与试验声压级频谱。 器头部后向两侧和底部流动，头部向后翻转涡流及
由图 10可以看出，仿真与风洞试验的整体频谱趋势 两侧拖曳涡流导致排障器底部湍流脉动压力级较
一致，部分频段仿真值与试验值存在偏差。原因分 大且呈现月牙型分布；后续气流继续前行撞击转向
析如下：在低于 400 Hz 的频段，仿真值与试验值的 架，在转向架区域发生流动分离，导致转向架下部轮
偏差是由两者条件的差异造成的，风洞试验存在的 对、转向架舱侧缘和转向架舱后缘位置的湍流脉动
测试设备 (表面传声器走线) 及支撑设备会导致湍 压力级较大。
流流动，造成400 Hz以下低频段的气动噪声试验值 ᑢүԍҧጟ/dB(A)
偏大。在受电弓引起的离散噪声频段仿真值与试验 100 110 120 130 140 150
值的偏差是因为受网格尺寸的影响，对于三车编组
模型，受电弓区域1 mm的网格尺度仍然偏大，数值
计算不能捕捉到最小网格尺度以下的漩涡，缺少了
该部分的能量，造成由受电弓引起的离散气动噪声
频段仿真值偏小，该离散噪声频段能量主要影响受
电弓区域气动噪声，对下文重点分析的头型转向架 图 11 车头表面湍流脉动压力级云图
区域近场气动噪声影响不大。同时由图1可以看出， Fig. 11 Turbulent pressure fluctuation level of
head surface
为满足远场测试条件，传声器与声学风洞的地板边
缘之间存在较宽的距离，会衰减地面反射噪声，而仿 考虑对车内噪声的贡献，不仅需要关注湍流脉
真条件下地面为固壁，能将所接受的噪声完全反射 动压力级，也需要关注近车身区域湍流导致声场的
出去，不发生衰减，从而会造成部分频段仿真值高于 辐射声压级。湍流脉动压力以振动的形式作用于车
试验值。综上偏差分析可知，仿真结果与试验结果 身结构并向车内辐射，由于车身结构的滤波效应，中
吻合度较好，仿真模型可靠。 高频能量衰减较快，而声场以声波形式作用于车内，