[發(fā)明專利]一種基于高速列車遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲高精度仿真的車型選型方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010075418.4
• 申請(qǐng)日: 2020-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN111310316A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李啟良;李卓明;賈尚帥;張文敏;陳羽;王毅剛;楊志剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué);中車唐山機(jī)車車輛有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/15;G06F119/10;G06F111/04
• 代理公司: 上?？剖⒅R(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

1.一種基于高速列車遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲高精度仿真的車型選型方法，該方法根據(jù)對(duì)不同車型列車的遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲仿真結(jié)果，完成車型的優(yōu)化選型，其特征在于，所述的列車遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲仿真包括以下步驟：

S1)構(gòu)建幾何模型；

S2)通過切割網(wǎng)格劃分符合高速列車流場(chǎng)特征的網(wǎng)格；

S3)建立遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲仿真模型；

S4)根據(jù)噪聲仿真模型進(jìn)行穩(wěn)態(tài)流動(dòng)計(jì)算和瞬態(tài)流動(dòng)計(jì)算；

S5)設(shè)定聲源面并采集噪聲源數(shù)據(jù)；

S6)進(jìn)行高速列車遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲的仿真計(jì)算，得到多個(gè)噪聲接收點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高速列車遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲高精度仿真的車型選型方法，其特征在于，所述的幾何模型包括高速列車模型、軌道、路基和虛擬風(fēng)洞，所述的高速列車模型包括依次連接形成車身的頭車、中間車和尾車以及設(shè)置于車身上的轉(zhuǎn)向架、車廂連接處和受電弓，所述的中間車處于高速列車模型的平直段，所述的頭車和尾車分別包括依次過渡的鼻尖、曲線段和平直段。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于高速列車遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲高精度仿真的車型選型方法，其特征在于，所述的步驟S2)具體包括：

S201)創(chuàng)建模擬高速列車表面的邊界層網(wǎng)格；

S202)在流動(dòng)大分離區(qū)域劃分面網(wǎng)格和體網(wǎng)格；

S203)采用由車身向外漸進(jìn)增長(zhǎng)的方式，創(chuàng)建空間體網(wǎng)格；

S204)創(chuàng)建網(wǎng)格加密區(qū)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于高速列車遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲高精度仿真的車型選型方法，其特征在于，所述的流動(dòng)大分離區(qū)域包括頭車和尾車的曲線段、轉(zhuǎn)向架、受電弓和車廂連接處，所述的空間體網(wǎng)格包括軌道體網(wǎng)格、路基體網(wǎng)格和虛擬風(fēng)洞體網(wǎng)格。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于高速列車遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲高精度仿真的車型選型方法，其特征在于，所述的流動(dòng)大分離區(qū)域中的面網(wǎng)格根據(jù)各部件的尺寸大小確定，且均小于3mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于高速列車遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲高精度仿真的車型選型方法，其特征在于，所述的軌道的面網(wǎng)格小于3mm，所述的路基的面網(wǎng)格小于6mm，所述的虛擬風(fēng)洞的面網(wǎng)格小于48mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高速列車遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲高精度仿真的車型選型方法，其特征在于，所述的步驟S3)具體包括：

S301)設(shè)定邊界條件；

S302)設(shè)定穩(wěn)態(tài)仿真的湍流模型和瞬態(tài)仿真的湍流模型；

S303)設(shè)定時(shí)間數(shù)值格式和空間數(shù)值格式，并給定時(shí)間步長(zhǎng)和迭代步數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于高速列車遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲高精度仿真的車型選型方法，其特征在于，所述的穩(wěn)態(tài)仿真的湍流模型為k-ωSST，所述的瞬態(tài)仿真的湍流模型為WLES，穩(wěn)態(tài)仿真和瞬態(tài)仿真下，所述的時(shí)間和空間數(shù)值格式均至少為二階格式。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于高速列車遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲高精度仿真的車型選型方法，其特征在于，所述的邊界條件包括虛擬風(fēng)洞進(jìn)口、虛擬風(fēng)洞出口、虛擬風(fēng)洞兩側(cè)、虛擬風(fēng)洞頂面、虛擬風(fēng)洞地面、路基、軌道和列車表面；

所述的虛擬風(fēng)洞進(jìn)口根據(jù)試驗(yàn)風(fēng)速和來(lái)流湍流度設(shè)定，或根據(jù)列車車速和對(duì)應(yīng)湍流度設(shè)定；

所述的虛擬風(fēng)洞出口設(shè)定為自由出流或相對(duì)壓力為0Pa的壓力出口；

所述的虛擬風(fēng)洞兩側(cè)和虛擬風(fēng)洞頂面設(shè)定為對(duì)稱邊界；

所述的虛擬風(fēng)洞地面、路基、軌道和列車表面均設(shè)定為無(wú)滑移壁面。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高速列車遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲高精度仿真的車型選型方法，其特征在于，所述的遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲通過FW-H方程進(jìn)行仿真，得到所有噪聲接收點(diǎn)的平均總聲壓級(jí)和對(duì)應(yīng)聲壓級(jí)頻譜；

所述的多個(gè)噪聲接收點(diǎn)設(shè)置于與車身相距至少六倍車高處，形成噪聲接收點(diǎn)陣列；

在高度方向上，所述的噪聲接收點(diǎn)陣列為多排不同高度的噪聲接收點(diǎn)；

在流動(dòng)方向上，所述的噪聲接收點(diǎn)陣列中首個(gè)噪聲接收點(diǎn)正對(duì)頭車的鼻尖，末個(gè)噪聲接收點(diǎn)正對(duì)中間車和尾車之間的車廂連接處或尾車的鼻尖，其他噪聲接收點(diǎn)等間距設(shè)置于首個(gè)噪聲接收點(diǎn)和末個(gè)噪聲接收點(diǎn)之間。