动车组噪声控制技术：气动噪声仿真计算实例

本节应用Fluent软件对高速动车组进行建模计算流场，应用计算得到的气动压力导入到Vaone软件中作为气动载荷边界条件，为计算车内、外噪声作储备。

5.3.3.1 流体区域网格划分

为了得到质量更好的用于气动噪声分析的网格文件，在初期建模的时候，将流体模型划分成了几个部分，从而可以在车体表面划分尺度小的网格，并且可以逐渐过渡到外部流体域内尺度大的网格。在建模过程中，将流体域划分成了carbody、inner、mid、outside共4部分：其中carbody是紧贴车体表面的流体域，网格尺度在100mm，并且是四面体网格；in-ner、mid、outside部分网格尺度逐渐加大，只在过渡区域划分四面体网格，其他规则部分划分六面体网格。由于任务时间短，所划分的网格质量有一定的局限。

车体表面划分成面网格，用于后期加载边界条件，车体表面共划分成62876个面网格（图5-121a）。紧贴车体外表面的流体域划分成四面体网格，共划分成821517个网格，并且将车体表面不规则形状过渡为可以划分六面体网格的规则流体域，如图5-121b～图5-121d所示。

图5-121 流体区域网格划分

最终完成车体周围空气流体域网格划分，网格总量为13611315个，完成的整体流体域网格如图5-121e所示，图5-121f为用于分析的单节车体车外气动噪声的车体尺寸及流体域尺寸示意图。

通过对车体表面附近网格细化处理，同时适当过渡，获得了网格质量比较好，又有效控制了网格数量的流体域网格文件。

5.3.3.2 车外气动压力计算

为了获得准确的车外气动噪声，需要先获得准确的车外空气流动结果。在Fluent软件中，首先求解车外空气流动的稳态结果，通过对得到的气体动压力结果和气体运动速度结果进行分析比较，可以得出：仿真计算得到的气体流动结果比较准确，满足后续进行的噪声分析要求。计算实例如图5-122～图5-130所示。

图5-122 车体表面及截面气体动压力图

图5-123 沿X方向不同截面处气体动压力结果云图一

图5-124 沿X方向不同截面处气体动压力结果云图二

图5-125 沿Y方向不同截面处气体动压力结果云图

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图5-126 沿Z方向不同截面处气体动压力结果云图

图5-127 车体表面及截面处气体流动速度图

图5-128 沿X方向不同截面处气体流动速度结果云图

图5-129 沿Y方向不同截面处气体流动速度结果云图

图5-130 沿Z方向不同截面处气体流动速度结果云图

5.3.3.3 气动载荷参数提取

通过Fluent软件计算的车外表层压力导入VAone来作为参数。详细过程如图5-131、图5-132所示。

图5-131 湍流边界层整体全貌

从图5-131中可以看出车体前端表面气压较大，其次端部，最后中间部位。因此在湍流边界层参数提取上分别给出了相应气压值、谱波数值、C_x、C_y能量衰减系数值。整理获取的参数值，见表5-23。

图5-132 湍流边界层提取前端、中部、端部参数值

湍流边界层载荷作用在结构外表面，在VAone软件中的体现如图5-133所示。