張 軍，朱 程

(大連交通大學(xué) 機(jī)車車輛工程學(xué)院，遼寧 大連 116028)

高速列車運(yùn)行噪聲已成為其乘坐舒適性的主要影響因素之一。無(wú)論輪軌噪聲還是氣動(dòng)噪聲都隨著運(yùn)行速度的增加而顯著增加,空氣動(dòng)力噪聲主要是由于車體表面湍流邊界層產(chǎn)生的，車體、轉(zhuǎn)向架及受電弓是主要?dú)鈩?dòng)噪聲源?？諝鈩?dòng)力噪聲隨速度增加而增加，幅度大大超過(guò)輪軌噪聲隨速度增加的幅度，當(dāng)速度超過(guò)300 km·h-1以上時(shí)氣動(dòng)噪聲超過(guò)輪軌噪聲，成為高速列車的主要噪聲源[1]。因此，降低高速列車氣動(dòng)噪聲已成為降低高速列車總體噪聲的關(guān)鍵問(wèn)題之一。高速列車氣動(dòng)噪聲問(wèn)題的研究方法主要是實(shí)驗(yàn)法[2-5]和數(shù)值計(jì)算法[6-9]。實(shí)驗(yàn)法是通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)或者通過(guò)線路測(cè)試得到噪聲特性,風(fēng)洞試驗(yàn)得到的是試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目傮w氣動(dòng)噪聲。線路試驗(yàn)得到的是包括氣動(dòng)噪聲、輪軌噪聲等在內(nèi)的所有噪聲。與此相反，數(shù)值法可以對(duì)整車或者針對(duì)轉(zhuǎn)向架、受電弓等主要噪聲源進(jìn)行詳細(xì)分析和計(jì)算[10-15]，并分析降低噪聲的方法和措施。無(wú)論是數(shù)值計(jì)算還是測(cè)試試驗(yàn)，某一點(diǎn)噪聲主要來(lái)自哪個(gè)噪聲源一直是研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一[16]。文獻(xiàn)[17]通過(guò)對(duì)車內(nèi)噪聲的測(cè)試分析，發(fā)現(xiàn)車內(nèi)噪聲主要來(lái)自車底部和頂部，車底部包括輪軌噪聲和氣動(dòng)噪聲，車頂部主要是來(lái)自受電弓產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲。文獻(xiàn)[18]通過(guò)對(duì)高速列車噪聲測(cè)試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析表明，下部噪聲以輪軌噪聲和車體氣動(dòng)噪聲為主, 上部噪聲以弓網(wǎng)噪聲為主。從氣動(dòng)噪聲來(lái)看，主要?dú)鈩?dòng)噪聲源是車體表面、車下轉(zhuǎn)向架和車頂部受電弓。

本文建立CRH3型高速列車3輛編組的氣動(dòng)噪聲計(jì)算模型，計(jì)算高速列車單個(gè)轉(zhuǎn)向架、全部6個(gè)轉(zhuǎn)向架、車體頭部、車體尾部、車體中間部、全部車體、受電弓、列車整體分別為噪聲源的遠(yuǎn)場(chǎng)氣動(dòng)噪聲，分析高速列車不同噪聲源的遠(yuǎn)場(chǎng)氣動(dòng)噪聲特點(diǎn)和對(duì)總體噪聲的貢獻(xiàn)，并驗(yàn)證高速列車整體對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)的輻射噪聲與各局部噪聲源氣動(dòng)噪聲的疊加值基本相等。

1 氣動(dòng)聲學(xué)計(jì)算原理

1.1 氣動(dòng)噪聲計(jì)算基本理論

氣動(dòng)噪聲是流體流過(guò)固體表面時(shí)流體與結(jié)構(gòu)相互作用的結(jié)果，氣動(dòng)聲學(xué)計(jì)算是計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)的一部分。目前，氣動(dòng)聲學(xué)計(jì)算多是基于Lighthill方程。Lighthill以流體力學(xué)的質(zhì)量和動(dòng)量守恒方程為基礎(chǔ),推導(dǎo)出靜止流體包圍的小尺度范圍內(nèi)湍流產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲波動(dòng)方程,表示為

(1)

式(1)左端和以密度ρ為變量的聲學(xué)方程相同，右端相當(dāng)于聲源項(xiàng)，稱為L(zhǎng)ighthill聲源項(xiàng)。如果右端項(xiàng)為零,則該方程轉(zhuǎn)化為一般的聲速為c0的靜止流體中的聲波動(dòng)方程。Lighthill指出，如果將方程右端看成是四極子源項(xiàng)，則式(1)就是1個(gè)典型的聲學(xué)波動(dòng)方程。

以Lighthill方程為基礎(chǔ)，F(xiàn)W-H(Ffowcs Williams and Hawkings)應(yīng)用廣義Green函數(shù)，將Lighthill聲類比理論推廣到了有任意固體邊界存在的流體流動(dòng)發(fā)聲問(wèn)題中，即物體在流體中運(yùn)動(dòng)的發(fā)聲問(wèn)題，得到目前被廣泛應(yīng)用的FW-H方程，表示為

(2)

式中：vn為表面發(fā)向速度，Pij為表面應(yīng)力張量，H為Heaviside函數(shù)。

FW-H方程右邊也可視為聲源項(xiàng)，其中：第1項(xiàng)表示Lighthill聲源項(xiàng)，為四極子聲源；第2項(xiàng)表示由表面脈動(dòng)壓力引起的聲源(力分布)，是偶極子聲源；第3項(xiàng)表示由表面加速度引起的聲源(流體位移分布)，是單極子聲源。Lighthill聲源項(xiàng)只存在于運(yùn)動(dòng)固體表面之外，在表面內(nèi)為零；第2、第3聲源項(xiàng)僅在固體表面上產(chǎn)生。目前，基于FW-H方程的氣動(dòng)聲學(xué)計(jì)算已成為氣動(dòng)聲學(xué)計(jì)算的主要方法。

1.2 聲源疊加基本理論

在高速列車的噪聲控制應(yīng)用中，涉及車體、受電弓、轉(zhuǎn)向架等噪聲源的噪聲疊加問(wèn)題。噪聲疊加遵循聲壓幅值的平方相加規(guī)則，設(shè)有n個(gè)噪聲源，它們?cè)谀澄恢梅謩e單獨(dú)產(chǎn)生有效聲壓pi，與其對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)為L(zhǎng)i，其合成有效聲壓平方為

(3)

式中：p為有效聲壓。

根據(jù)聲壓級(jí)定義可得

(4)

式中：Lp為有效聲壓級(jí)；pref為參考聲壓。

因?yàn)閜i=pref10Li/20，將其代入式(4)可得有效聲壓級(jí)的疊加公式,表示為

(5)

實(shí)際工程問(wèn)題中噪聲由多個(gè)噪聲源產(chǎn)生，不同位置產(chǎn)生最高聲壓級(jí)的來(lái)源不同，因此在某位置降噪應(yīng)該先從對(duì)該位置產(chǎn)生最高聲壓級(jí)的噪聲源采取降噪措施。

2 高速列車氣動(dòng)噪聲計(jì)算模型

2.1 車體物理模型

3輛車編組的CRH3型動(dòng)車組氣動(dòng)噪聲計(jì)算模型包括1個(gè)頭車、1個(gè)中間車和1個(gè)尾車，每車帶有2個(gè)轉(zhuǎn)向架，中間車帶有受電弓，車廂連接處采用外包風(fēng)擋。由于高速列車的表面形狀不規(guī)則，帶有受電弓等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，因此對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，忽略一些細(xì)小結(jié)構(gòu)。計(jì)算模型如圖1所示，動(dòng)車編組長(zhǎng)75 m，寬3.2 m，高3.8 m，頭車和尾車結(jié)構(gòu)一樣，對(duì)稱設(shè)置。

圖1 CRH3動(dòng)車3輛車編組幾何模型

2.2 計(jì)算域

計(jì)算域大小主要考慮計(jì)算精度和計(jì)算時(shí)間及內(nèi)存需求，在保證計(jì)算精度的同時(shí)盡量減少模型， 以提高計(jì)算效率。3輛車編組所需計(jì)算域如圖2所示，計(jì)算域總長(zhǎng)為495 m，寬110 m，高80 m。列車底部為水平地面，位于y=0的平面上。列車沿縱向中心線位于計(jì)算寬度的正中央，即z=0位置處?？紤]到列車的尾流不穩(wěn)定，列車頭車鼻錐頂點(diǎn)距入口處100 m，尾車距出口約275 m。計(jì)算區(qū)域的邊界條件定義如下：abcd面為速度入口，根據(jù)計(jì)算速度設(shè)定，efgh面為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓力出口，底面abfe為滑移壁面，其余邊界設(shè)為無(wú)滑移固定壁面。

圖2 計(jì)算區(qū)域及邊界設(shè)置(單位：m)

2.3 網(wǎng)格劃分

本文模型的網(wǎng)格量為2 600萬(wàn)，其中最小網(wǎng)格尺寸為2 mm，在列車的車頭、車尾鼻錐處進(jìn)行了網(wǎng)格局部加密，以便計(jì)算中更好地捕捉到氣流梯度變化?？紤]到整車模型中含有轉(zhuǎn)向架、受電弓、空調(diào)導(dǎo)流罩等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，對(duì)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分比較困難，本文采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，對(duì)車體、受電弓和轉(zhuǎn)向架表面使用三角形網(wǎng)格進(jìn)行劃分，距車體近處采用四面體網(wǎng)格，遠(yuǎn)處采用六面體網(wǎng)格，四面體網(wǎng)格向六面體網(wǎng)格過(guò)渡區(qū)域采用五面體網(wǎng)格，三維網(wǎng)格的尺寸按一定比例向外擴(kuò)大。圖3為車頭、受電弓、車廂連接處和轉(zhuǎn)向架的表面網(wǎng)格。

圖3 結(jié)構(gòu)表面網(wǎng)格

3 遠(yuǎn)場(chǎng)氣動(dòng)噪聲貢獻(xiàn)度

3.1 遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲監(jiān)測(cè)點(diǎn)

為了研究高速列車的車體、轉(zhuǎn)向架、受電弓等噪聲源對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)氣動(dòng)噪聲的貢獻(xiàn)，在車體側(cè)向從車頭到車尾共設(shè)置18個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置按照國(guó)際鐵路噪聲測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)ISO-2005的要求[19]，即每個(gè)點(diǎn)垂向距離軌面高3.5 m、距離車體縱向中心線25 m處，如圖4所示。在車體長(zhǎng)度方向上，監(jiān)測(cè)點(diǎn)1和18分別位于距車頭部、尾部鼻錐1 m處，監(jiān)測(cè)點(diǎn)2和17分別與車頭部鼻錐、尾部鼻錐平齊，監(jiān)測(cè)點(diǎn)3，6，8，11，13，16分別對(duì)應(yīng)6個(gè)轉(zhuǎn)向架中心位置處，監(jiān)測(cè)點(diǎn)7和12分別對(duì)應(yīng)2個(gè)車廂的連接處，監(jiān)測(cè)點(diǎn)4，5，9，10，14，15分別均勻布置于各車廂轉(zhuǎn)向架之間對(duì)應(yīng)處。

圖4 遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置

3.2 轉(zhuǎn)向架為噪聲源的遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲貢獻(xiàn)度

每個(gè)轉(zhuǎn)向架如圖3(d)所示，3輛車編組從車頭到車尾共6個(gè)轉(zhuǎn)向架，如圖1、圖4所示。每個(gè)轉(zhuǎn)向架對(duì)18個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲如圖5所示。圖5中縱坐標(biāo)為不同轉(zhuǎn)向架噪聲源對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)輻射的未計(jì)權(quán)的總聲壓級(jí)，圖中給出了每個(gè)轉(zhuǎn)向架及全部6個(gè)轉(zhuǎn)向架為噪聲源對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)輻射的總聲級(jí)，“轉(zhuǎn)向架合成”曲線是按照式(5)對(duì)各單個(gè)轉(zhuǎn)向架聲壓級(jí)在監(jiān)測(cè)點(diǎn)合成得到的。圖5表明，從車頭到車尾即監(jiān)測(cè)點(diǎn)1至監(jiān)測(cè)點(diǎn)18，車頭部第1個(gè)轉(zhuǎn)向架即轉(zhuǎn)向架1對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)的輻射噪聲遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它轉(zhuǎn)向架，在車頭部即監(jiān)測(cè)點(diǎn)1至監(jiān)測(cè)點(diǎn)5，轉(zhuǎn)向架1遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲幾乎與全部轉(zhuǎn)向架為噪聲源輻射的噪聲相同。每個(gè)轉(zhuǎn)向架在與其對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生最大遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲，隨著監(jiān)測(cè)點(diǎn)遠(yuǎn)離噪聲源，轉(zhuǎn)向架對(duì)其輻射的噪聲級(jí)逐漸降低。全部轉(zhuǎn)向架為噪聲源時(shí)，在監(jiān)測(cè)點(diǎn)5產(chǎn)生最大聲壓級(jí)，全部轉(zhuǎn)向架在監(jiān)測(cè)點(diǎn)1至監(jiān)測(cè)點(diǎn)18產(chǎn)生的噪聲分布與轉(zhuǎn)向架1的噪聲分布趨勢(shì)相同，總體上全部轉(zhuǎn)向架對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲級(jí)從車頭到車尾逐漸降低。6個(gè)單個(gè)轉(zhuǎn)向架在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)輻射噪聲按式(5)的合成聲級(jí)與全部轉(zhuǎn)向架為噪聲源的聲級(jí)曲線幾乎重合，說(shuō)明轉(zhuǎn)向架聲源符合噪聲疊加原理。

圖5 轉(zhuǎn)向架遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲

3.3 車體遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲貢獻(xiàn)度

為了研究車體頭部、尾部、中部對(duì)高速列車遠(yuǎn)場(chǎng)氣動(dòng)噪聲的輻射特點(diǎn)及貢獻(xiàn)，需要分別計(jì)算車頭部、中間、尾部對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射的噪聲級(jí)。車頭部、中間部、車尾部位置如圖1和圖4所示，車體不同部位遠(yuǎn)場(chǎng)聲壓級(jí)如圖6所示。圖6中， 車體聲級(jí)包括全部車體，即包括車體頭部、中間部位和尾部。圖6表明車體在監(jiān)測(cè)點(diǎn)1至監(jiān)測(cè)點(diǎn)15均產(chǎn)生較大總聲級(jí)，在監(jiān)測(cè)點(diǎn)4產(chǎn)生最大總聲級(jí)，與車體中間部位產(chǎn)生最大聲級(jí)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)相同，在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總體分布規(guī)律也與車體中間部位在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)噪聲的分布規(guī)律相同。車頭部位在監(jiān)測(cè)點(diǎn)3產(chǎn)生最大總聲級(jí)，車尾部位在監(jiān)測(cè)點(diǎn)16產(chǎn)生最大總聲級(jí)?？傮w來(lái)看車體頭部對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射總聲級(jí)遠(yuǎn)大于車體尾部對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射的總聲級(jí)，車體頭部在監(jiān)測(cè)點(diǎn)3產(chǎn)生的聲級(jí)也高于車體中間部位產(chǎn)生的最大總聲級(jí)，即從3個(gè)車體局部噪聲源來(lái)看，車體頭部是主要的噪聲源。車體頭部、中間部位及尾部按式(5)的合成聲級(jí)與全部車體為噪聲源在監(jiān)測(cè)點(diǎn)輻射的總聲級(jí)曲線基本重合，說(shuō)明車體各噪聲源也符合聲源疊加原理。

圖6 車體遠(yuǎn)場(chǎng)聲級(jí)

3.4 整車遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲貢獻(xiàn)度

全部車體、全部轉(zhuǎn)向架、受電弓及整車對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲監(jiān)測(cè)點(diǎn)輻射的噪聲如圖7所示。圖7中，整車聲級(jí)即包括全部車體、全部轉(zhuǎn)向架、受電弓一起為噪聲源時(shí)對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生的總聲級(jí)。整車聲級(jí)最大值出現(xiàn)在監(jiān)測(cè)點(diǎn)4，與車體最大聲級(jí)所對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)4相同?？傮w來(lái)看，整車聲級(jí)從監(jiān)測(cè)點(diǎn)4至車體尾部逐漸降低，與車體頭部對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)即從監(jiān)測(cè)點(diǎn)1至監(jiān)測(cè)點(diǎn)4逐漸增加。從車體、轉(zhuǎn)向架、受電弓3個(gè)局部噪聲源來(lái)看，車體是主要噪聲源，從車頭到車尾部對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射的噪聲級(jí)遠(yuǎn)高于轉(zhuǎn)向架和受電弓對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲級(jí)，而且其分布規(guī)律與整車聲級(jí)規(guī)律相似，可以認(rèn)為整車總聲級(jí)主要來(lái)自車體的貢獻(xiàn)。從車頭到車尾，車體對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射聲級(jí)比整車聲級(jí)大致小5 dB左右。從監(jiān)測(cè)點(diǎn)1至監(jiān)測(cè)點(diǎn)7，轉(zhuǎn)向架對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)聲級(jí)大于受電弓，即與頭車部位對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)轉(zhuǎn)向架對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射聲級(jí)大于受電弓，從監(jiān)測(cè)點(diǎn)7至監(jiān)測(cè)點(diǎn)18，即為與中間車和尾車對(duì)應(yīng)的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)，受電弓對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲大于轉(zhuǎn)向架輻射噪聲?？傮w來(lái)看，受電弓對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲大于轉(zhuǎn)向架對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲，受電弓在與其對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)10產(chǎn)生最大聲壓級(jí)，高于轉(zhuǎn)向架遠(yuǎn)場(chǎng)最大聲級(jí)2 dB。雖然6個(gè)轉(zhuǎn)向架構(gòu)成的聲源尺度要遠(yuǎn)大于受電弓，但受電弓由于處于車體頂部，對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)的聲輻射性能高于處于車體下部的轉(zhuǎn)向架，形成了受電弓遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲高于轉(zhuǎn)向架遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲。車體、全部轉(zhuǎn)向架、受電弓單獨(dú)為噪聲源在遠(yuǎn)場(chǎng)的輻射噪聲按式(5)疊加合成的結(jié)果與整車聲級(jí)完全吻合，最大差值僅0.6 dB，說(shuō)明車體、轉(zhuǎn)向架、受電弓聲源也符合聲源疊加原理。

圖7 整車遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲

3.5 遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲貢獻(xiàn)度誤差分析

各局部噪聲源對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射聲級(jí)的疊加合成聲級(jí)與各局部一起形成整體聲源對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射聲級(jí)之間的誤差，如圖8所示。圖8中3條曲線分別是轉(zhuǎn)向架合成聲級(jí)與全部轉(zhuǎn)向架作為聲源聲級(jí)差值，車體合成聲級(jí)與全部車體作為聲源聲級(jí)差值，車體、轉(zhuǎn)向架和受電弓合成聲級(jí)與整車作為聲源聲級(jí)差值。圖9表明，最大差值小于1.7 dB，轉(zhuǎn)向架疊加合成聲級(jí)與全部轉(zhuǎn)向架作為噪聲源聲級(jí)之間產(chǎn)生了最大誤差值，其值為1.68 dB?？傮w來(lái)看，在車體兩端誤差較大，在車體中間部位誤差較小。尤其從整車來(lái)看，將高速列車整車分成車體、轉(zhuǎn)向架、受電弓3個(gè)噪聲源時(shí)，它們對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)聲級(jí)的疊加合成聲級(jí)與高速列車整體作為噪聲源遠(yuǎn)場(chǎng)輻射聲級(jí)差值最大值僅為0.6 dB，充分說(shuō)明高速列車各氣動(dòng)噪聲源之間符合噪聲疊加原理，這為高速列車氣動(dòng)噪聲研究提供了新的思路。本文氣動(dòng)噪聲計(jì)算采用FW-H噪聲模擬法，它的基本前提條件是緊致聲源[20-21]，即假設(shè)移動(dòng)物體表面的湍流噪聲源為單極子聲源、偶極子聲源及四極子聲源，并且是緊致聲源，其聲壓級(jí)之間可以按照式(5)進(jìn)行疊加計(jì)算。本文通過(guò)高速列車不同局部噪聲源之間的疊加值與整體作為噪聲源的仿真值之間的比較驗(yàn)證了高速列車不同氣動(dòng)噪聲源之間符合疊加原理。

圖8 局部合成聲級(jí)與總體聲源聲級(jí)誤差

4 基于貢獻(xiàn)度的高速列車降噪分析

如果認(rèn)為高速列車對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲是由不同氣動(dòng)噪聲源之間疊加產(chǎn)生的，則按照式(5)，可以定量分析出某個(gè)噪聲源在某一點(diǎn)輻射噪聲減小ΔSPL時(shí)導(dǎo)致的整體噪聲級(jí)降低值。圖7表明,高速列車整車對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)4輻射噪聲最大,同時(shí)也表明對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)4噪聲貢獻(xiàn)大小依次為車體、轉(zhuǎn)向架和受電弓，即要降低高速列車整車對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)的輻射噪聲，應(yīng)該首先降低車體對(duì)該點(diǎn)的輻射噪聲。而按照?qǐng)D6，車體中對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)4噪聲貢獻(xiàn)大小依次為車體頭部、車體中間部、車體尾部，車體尾部對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)4噪聲和車頭部、中間部相比可以忽略不計(jì)，因此要降低高速列車對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲應(yīng)首先減小車頭部噪聲，其次是車體中間部；同理，從圖5表示的轉(zhuǎn)向架對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲來(lái)看，應(yīng)首先降低頭部第1個(gè)轉(zhuǎn)向架對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲級(jí)。

5 結(jié) 論

(1)單個(gè)轉(zhuǎn)向架為噪聲源時(shí)，皆在與其對(duì)應(yīng)位置處的監(jiān)測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生最大遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲，其中轉(zhuǎn)向架1的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲遠(yuǎn)大于其它轉(zhuǎn)向架；全部轉(zhuǎn)向架為噪聲源時(shí)，在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的噪聲分布規(guī)律與轉(zhuǎn)向架1為噪聲源時(shí)一致，且在車頭部的監(jiān)測(cè)點(diǎn)處遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲大小與轉(zhuǎn)向架1為噪聲源的輻射噪聲近似相同。全部轉(zhuǎn)向架對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲級(jí)從車頭到車尾呈逐步降低趨勢(shì)。

(2)車體頭部、中間部、尾部分別為噪聲源時(shí)，分別在監(jiān)測(cè)點(diǎn)3，4，16處產(chǎn)生最大總聲級(jí)，且車體頭部對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射的總聲級(jí)大于車體后2部分的總聲級(jí)，車體頭部是車體的主要噪聲源；車體在監(jiān)測(cè)點(diǎn)4產(chǎn)生最大總聲級(jí)，在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總體分布規(guī)律與中間部位在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的噪聲分布規(guī)律一致，說(shuō)明車體中間部也是車體主要?dú)鈩?dòng)噪聲源。總體上，車體對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲可以認(rèn)為是車頭部和中間部聲級(jí)的合成，車體尾部對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲相對(duì)較小。

(3)車體對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射的噪聲遠(yuǎn)高于轉(zhuǎn)向架和受電弓對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射的噪聲級(jí)，其聲壓級(jí)分布規(guī)律與整車相似，輻射聲級(jí)比整車大約低5 dB，故整車總聲級(jí)主要來(lái)自車體?？傮w上受電弓對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲大于轉(zhuǎn)向架對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲；整車聲級(jí)最大值出現(xiàn)在監(jiān)測(cè)點(diǎn)4，其聲壓級(jí)分布規(guī)律呈先增大后減小的趨勢(shì)。

(4)車體、轉(zhuǎn)向架、受電弓3個(gè)噪聲源對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射的疊加合成聲級(jí)與整車輻射聲級(jí)最大差值為0.6 dB；總體上在車體兩端誤差較大，在中間部位誤差較小，其中轉(zhuǎn)向架疊加合成聲級(jí)與全部轉(zhuǎn)向架作為噪聲源的遠(yuǎn)場(chǎng)聲級(jí)誤差較大，但最大值小于1.68 dB。

(5)計(jì)算結(jié)果及分析表明，高速列車車體頭部、第1個(gè)轉(zhuǎn)向架和受電弓是高速列車遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲的主要噪聲源，降低高速列車遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲應(yīng)首先降低車體頭部、受電弓和第1個(gè)轉(zhuǎn)向架這3個(gè)氣動(dòng)噪聲源遠(yuǎn)場(chǎng)輻射噪聲。

(6)通過(guò)將不同局部噪聲源輻射噪聲的疊加值與整體作為噪聲源的計(jì)算值進(jìn)行比較分析，驗(yàn)證了高速列車不同氣動(dòng)噪聲源滿足聲源疊加原理，這為高速列車噪聲控制研究、路邊聲屏障設(shè)計(jì)提供了新的研究思路。