气动噪声是高速铁路噪声的主要组成部分,在列车更高速度下将发展为最主要噪声源。在分析了国内外高速列车气动噪声研究现状的基础上,以某型号动车组为研究对象,通过CFD与Lighthill理论混合求解方法,使用Curle宽带噪声源模型及FW-H声类比理论,计算了不同速度下高速列车气动噪声源强并分析其分布特性。研究结果表明,头车、受电弓及转向架区域是高速列车气动噪声源强最大区域;头车前转向架区域气动噪声大于其他位置;高速列车不同区域气动噪声发声机理差异较大,并与湍流涡旋结构密切相关。

高速列车气动噪声主要由结构诱导涡旋及结构表面的流体压力梯度变化形成,针对这2种噪声产生机制,结合DES分离涡模拟方法及Lighthill声比拟理论,计算了受电弓变截面弓杆及仿生表面织构2种气动降噪方式的声学特性,计算结果表明通过本体结构及表面优化均可有效降低高速列车气动噪声;弓杆截面型式的改变会影响周边压力场的分布特性,进而改变结构自身表面声功率特性,实现降噪的效果;仿生表面织构通过在结构阵列面上形成二次涡群来降低结构表面气动噪声;倒角式横杆、椭圆形臂杆及菱形凹坑表面声学特性优于其他结构型式。