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

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010075418.4
• 申請(qǐng)日: 2020-01-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111310316A
• 公開(kāi)（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(chē)唐山機(jī)車(chē)車(chē)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: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發(fā)明涉及一種基于高速列車(chē)遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲高精度仿真的車(chē)型選型方法，包括以下步驟：S1)構(gòu)建幾何模型；S2)通過(guò)切割網(wǎng)格劃分符合高速列車(chē)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(chē)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，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有精度高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及列車(chē)遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲仿真方法，尤其是涉及一種基于高速列車(chē)遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲高精度仿真的車(chē)型選型方法。

背景技術(shù)

高速列車(chē)高速運(yùn)行帶來(lái)了強(qiáng)的氣動(dòng)噪聲，對(duì)車(chē)內(nèi)乘坐舒適性和車(chē)外環(huán)境產(chǎn)生強(qiáng)的噪聲干擾。正如何華武院士指出，“噪聲和振動(dòng)問(wèn)題將制約我國(guó)高速列車(chē)進(jìn)一步提速的瓶頸”。高速列車(chē)產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲傳到車(chē)外會(huì)給沿線居民的生活和工作帶來(lái)巨大干擾，是我國(guó)和國(guó)外法律法規(guī)要嚴(yán)格控制的環(huán)境污染之一。隨著高速鐵路建設(shè)已由“四縱四橫”向“八縱八橫”邁進(jìn)，加之高鐵線路沿線的開(kāi)發(fā)，高速列車(chē)遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲的控制將會(huì)變得越來(lái)越重要。如何快速準(zhǔn)確仿真遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲將成為當(dāng)前急需解決的問(wèn)題。傳統(tǒng)通過(guò)直接數(shù)值模擬進(jìn)行氣動(dòng)噪聲仿真從理論上是可行的，但是他要求巨大的計(jì)算資源，是當(dāng)前計(jì)算能力和時(shí)間所不允許的。基于聲類比方法是當(dāng)前用于高速列車(chē)氣動(dòng)噪聲仿真的唯一方法，這種方法不僅從理論上還是實(shí)際操作都是基本可行。然而從當(dāng)前公開(kāi)資料來(lái)看，總體仿真精度不高。大多數(shù)仿真結(jié)果都缺乏試驗(yàn)驗(yàn)證，極個(gè)別有試驗(yàn)驗(yàn)證的仿真結(jié)果也是量值差異較大，頻譜差異明顯。有模型和網(wǎng)格構(gòu)建不合理，也有計(jì)算設(shè)置和評(píng)價(jià)不合理等多方面原因。

專利CN108009344A公開(kāi)了一種列車(chē)遠(yuǎn)場(chǎng)氣動(dòng)噪聲仿真的方法，包括根據(jù)列車(chē)的相關(guān)參數(shù)，構(gòu)建多種三車(chē)編組列車(chē)模型，并由此構(gòu)建氣動(dòng)噪聲源文件及網(wǎng)絡(luò)文件，以實(shí)現(xiàn)列車(chē)整車(chē)遠(yuǎn)場(chǎng)氣動(dòng)噪聲仿真。從該專利公開(kāi)內(nèi)容可以看出，該方法基于FLUENT平臺(tái)，靠近列車(chē)區(qū)域采用四面體網(wǎng)格，遠(yuǎn)離列車(chē)區(qū)域采用六面體網(wǎng)格，兩者間采用五面體進(jìn)行過(guò)渡。穩(wěn)態(tài)采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型，瞬態(tài)采用大渦模擬和較早且較簡(jiǎn)單的渦粘亞格子模型。給出聲壓級(jí)頻譜曲線波動(dòng)巨大，中低頻段約20dB，高頻段約40dB，這與真實(shí)情況相差較大。總之，該方法遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲仿真精度較差，且無(wú)試驗(yàn)結(jié)果支撐，另外由于FLUENT平臺(tái)對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量要求高，更多適用于較為簡(jiǎn)單的高速列車(chē)模型，顯然并不適用于復(fù)雜高速列車(chē)模型和高精度要求。

當(dāng)前高速列車(chē)選型或優(yōu)化時(shí)，外形改動(dòng)都很小，這些改動(dòng)導(dǎo)致遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲變化均不大。有明顯差異的頭型，可能遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲相差小于2dB。某些部件的優(yōu)化，比如導(dǎo)流罩形狀優(yōu)化或改變轉(zhuǎn)向架裙板，可能遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲相差小于1.5dB。現(xiàn)有技術(shù)和方法顯然無(wú)法實(shí)現(xiàn)這樣的選型或優(yōu)化，急需有更高精度的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，改進(jìn)仿真模型和湍流模型，而提供一種適用于符合高精度選型要求，提升高速列車(chē)性能的基于高速列車(chē)遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲高精度仿真的車(chē)型選型方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種基于高速列車(chē)遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲高精度仿真的車(chē)型選型方法，該方法根據(jù)對(duì)不同車(chē)型列車(chē)的遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲仿真測(cè)試結(jié)果，完成車(chē)型的優(yōu)化選型，所述的列車(chē)遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲仿真測(cè)試包括以下步驟：

S1)構(gòu)建幾何模型；

S2)通過(guò)切割網(wǎng)格劃分符合高速列車(chē)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(chē)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。