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旋转单元型打孔超结构设计及减振性能研究
1
作者
闫仕光
李盈利
+1 位作者
殷国辉
姚松
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第12期131-139,共9页
针对高速列车地板减振需求,设计了一类具有旋转单元特征的打孔弹性超结构,包括交错矩形孔四边形单元、十字矩形孔四边形单元、多边形孔三角形单元。利用Bloch理论和数值分析方法研究了元胞的带隙形成机理和参数对带隙的调控规律,探究打...
针对高速列车地板减振需求,设计了一类具有旋转单元特征的打孔弹性超结构,包括交错矩形孔四边形单元、十字矩形孔四边形单元、多边形孔三角形单元。利用Bloch理论和数值分析方法研究了元胞的带隙形成机理和参数对带隙的调控规律,探究打孔弹性超结构的低频和宽带减振应用可行性。接着,根据超结构元胞带隙分析结果建立了交错矩形孔四边形单元、十字矩形孔四边形单元、转角45°内凹多边形孔三角形单元超结构3种3D块状有限周期超结构,分析评估并改进减振块的承载性能,计算其振动传输响应。结合减振特性数值分析结果,确定最优减振块几何拓扑构型,并通过3D打印制备超结构样件,进行振动试验测试。结果表明:使用TPU(thermoplastic urethane)材料时,提出的超结构减振块均满足承载和强度要求;其中,多边形孔三角形单元超结构为最优构型,其在0~5000 Hz频率内衰减范围占比达66.9%。通过振动试验发现,相比于现有动车组减振器,多边形孔三角形单元超结构的衰减范围频率更宽,衰减幅值更大在-15 dB以上,减振效果更优,具有列车地板潜在的应用前景。
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关键词
旋转单元
打孔超结构
带隙机理
减振特性
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职称材料
基于气动噪声数值分析的高速列车等效通过噪声预测
被引量：
1
2
作者
姜旭东
颜佳慧
+2 位作者
李盈利
闫仕光
汤宴宁
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期1737-1746,共10页
在列车外形设计阶段,工程上通常采用列车通过噪声评估线路噪声以指导气动外形设计。实车试验测量通过噪声成本高且条件苛刻,本文通过数值模拟分析了高速列车气动噪声特性,并利用运动声源延迟模型预测了列车等效通过噪声,为车外气动噪声...
在列车外形设计阶段,工程上通常采用列车通过噪声评估线路噪声以指导气动外形设计。实车试验测量通过噪声成本高且条件苛刻,本文通过数值模拟分析了高速列车气动噪声特性,并利用运动声源延迟模型预测了列车等效通过噪声,为车外气动噪声评估以及列车外形设计提供理论与技术支撑。为了精确捕捉列车表面流体扰动,因为列车气动噪声计算网格量较大,因此建立高速列车三车网格模型以简化计算。高速列车气动噪声特性分析使用流体仿真软件ANSYS FLUENT,基于稳态的湍流模型以及大涡模拟的数值分析模型,并通过Ffowcs Williams-Hawkins(FW-H)方程得到车外沿线标准点辐射气动噪声;随后,根据运动声源延迟时间模型,建立列车等效通过噪声换算模型,将频域下各标准点的列车辐射噪声转换为时域等效通过噪声。通过声源叠加进一步预测列车不同编组的通过噪声水平,可以观察到编组数量增加会提高噪声水平;为了全面评估列车运行时通过噪声水平,在气动激励的基础上叠加轮轨噪声激励,以最大A声级(L_(Amax))、声暴露级(SEL)和短时等效连续声压级(L_(Aeq,T))表示通过噪声水平,结果表明轮轨噪声对通过噪声水平影响显著。高速列车数值模拟气动辐射噪声转化为通过噪声的预测模型可以初步评估高速列车运行时的线路噪声水平,为优化列车外形提供指导,从而降低列车噪声水平。
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关键词
高速列车
气动噪声
声源叠加
通过噪声
轮轨噪声
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职称材料
题名
旋转单元型打孔超结构设计及减振性能研究
1
作者
闫仕光
李盈利
殷国辉
姚松
机构
中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室
上汽集团创新研究开发总院
轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第12期131-139,共9页
基金
国家自然科学基金(12172383)。
文摘
针对高速列车地板减振需求,设计了一类具有旋转单元特征的打孔弹性超结构,包括交错矩形孔四边形单元、十字矩形孔四边形单元、多边形孔三角形单元。利用Bloch理论和数值分析方法研究了元胞的带隙形成机理和参数对带隙的调控规律,探究打孔弹性超结构的低频和宽带减振应用可行性。接着,根据超结构元胞带隙分析结果建立了交错矩形孔四边形单元、十字矩形孔四边形单元、转角45°内凹多边形孔三角形单元超结构3种3D块状有限周期超结构,分析评估并改进减振块的承载性能,计算其振动传输响应。结合减振特性数值分析结果,确定最优减振块几何拓扑构型,并通过3D打印制备超结构样件,进行振动试验测试。结果表明:使用TPU(thermoplastic urethane)材料时,提出的超结构减振块均满足承载和强度要求;其中,多边形孔三角形单元超结构为最优构型,其在0~5000 Hz频率内衰减范围占比达66.9%。通过振动试验发现,相比于现有动车组减振器,多边形孔三角形单元超结构的衰减范围频率更宽,衰减幅值更大在-15 dB以上,减振效果更优,具有列车地板潜在的应用前景。
关键词
旋转单元
打孔超结构
带隙机理
减振特性
Keywords
rotating unit
perforated meta-structure
bandgap mechanism
vibration reduction
分类号
TB535 [理学—声学]
TB5332 [理学—声学]
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职称材料
题名
基于气动噪声数值分析的高速列车等效通过噪声预测
被引量：
1
2
作者
姜旭东
颜佳慧
李盈利
闫仕光
汤宴宁
机构
中南大学交通运输工程学院
中南大学轨道交通安全教育部重点实验室
中车长春轨道客车股份有限公司
中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室
出处
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期1737-1746,共10页
基金
长春中车轨道车辆科技开发有限公司技术服务项目《气动噪声仿真分析技术研究》
气动噪声控制重点实验室开放课题(2101ANCL20210302)。
文摘
在列车外形设计阶段,工程上通常采用列车通过噪声评估线路噪声以指导气动外形设计。实车试验测量通过噪声成本高且条件苛刻,本文通过数值模拟分析了高速列车气动噪声特性,并利用运动声源延迟模型预测了列车等效通过噪声,为车外气动噪声评估以及列车外形设计提供理论与技术支撑。为了精确捕捉列车表面流体扰动,因为列车气动噪声计算网格量较大,因此建立高速列车三车网格模型以简化计算。高速列车气动噪声特性分析使用流体仿真软件ANSYS FLUENT,基于稳态的湍流模型以及大涡模拟的数值分析模型,并通过Ffowcs Williams-Hawkins(FW-H)方程得到车外沿线标准点辐射气动噪声;随后,根据运动声源延迟时间模型,建立列车等效通过噪声换算模型,将频域下各标准点的列车辐射噪声转换为时域等效通过噪声。通过声源叠加进一步预测列车不同编组的通过噪声水平,可以观察到编组数量增加会提高噪声水平;为了全面评估列车运行时通过噪声水平,在气动激励的基础上叠加轮轨噪声激励,以最大A声级(L_(Amax))、声暴露级(SEL)和短时等效连续声压级(L_(Aeq,T))表示通过噪声水平,结果表明轮轨噪声对通过噪声水平影响显著。高速列车数值模拟气动辐射噪声转化为通过噪声的预测模型可以初步评估高速列车运行时的线路噪声水平,为优化列车外形提供指导,从而降低列车噪声水平。
关键词
高速列车
气动噪声
声源叠加
通过噪声
轮轨噪声
Keywords
high-speed train
aerodynamic noise
sound source superimposition
passing noise
wheel-rail noise
分类号
U270.2 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
旋转单元型打孔超结构设计及减振性能研究
闫仕光
李盈利
殷国辉
姚松
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于气动噪声数值分析的高速列车等效通过噪声预测
姜旭东
颜佳慧
李盈利
闫仕光
汤宴宁
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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