对某型减振器进行三维流场仿真分析,与实验值作对比验证了模型的准确性,并利用建立的模型分析了减振器某些结构尺寸对其阻尼特性的影响。结果表明随着活塞节流阀孔径、常通孔尺寸的增大,阻尼力减小,卸荷速度以及卸荷力减小;随着阀片组刚度的增大,开阀时刻延后,示功图面积增大;阀片刚度在一定范围内与阻尼力呈线性关系,超出一定范围非线性特性增强;弹簧对减振器阻尼力大小基本没有影响。

减振器内部流道尺寸、节流阀的开启时刻、开阀速度和最大开度等参数是影响减振器性能的关键。为了研究相关参数对减振器阻尼特性的影响规律,以高速列车某型二系垂向减振器为研究对象,利用外部台架试验测量和内部流场三维动态仿真计算相结合的方法获得了不同参数下阻尼力的变化曲线,得到了常通孔尺寸、节流阀开阀时刻、开阀速度和最大开度对阻尼特性曲线的影响规律。在此基础上计算分析了减振器在不同运动速度下的外特性,获得了减振器运动速度与节流阀开启情况的关系,可为高速列车减振器的结构设计提供参考。

受电弓是高速列车上主要的气动噪声源,而受电弓气动噪声又是宽频噪声,其气动噪声的声压级和频率可能达到多大的水平目前还没有定论。利用斯特劳哈尔数和圆柱绕流数值计算,依据受电弓杆件最小直径估算了其峰值计算频率。基于Lighthill声类比理论的混合方法,计算分析了某高速列车受电弓的表面偶极子声源大小及分布,并以此为基础,计算了受电弓的远场气动噪声。计算结果表明:支撑滑板、转轴是受电弓的主要气动噪声源;随列车运行速度的提高,受电弓远场气动噪声增大,最大声压级所对应的频率值增大;受电弓宽频噪声的高声压级频段持续到接近3000Hz,与车体的气动噪声相比,其高声压级持续的频段更宽。

随着运行速度的提高,高速列车的通过噪声显著增加,由于气动噪声与列车运行速度的4~8次方成正比,气动噪声有可能成为高速列车的主要噪声源.基于Lighthill声类比理论的混合方法,结合完美匹配层边界条件和高阶单元,利用有限元法对CRH380A型高速列车远场气动噪声特性进行了计算分析,得到了列车远场噪声的分布情况、影响区域和传播方向.结果表明高速列车表面偶极子噪声源由车身向列车四周辐射,随着距车身距离的增加,辐射噪声不断衰减;随着频率的增加,高速列车周围各处噪声均下降,高声压级噪声的区域缩小,声压级分布渐趋于均匀;列车运行速度为300km/h时,标准测点处的噪声时域等效声压级为87.11dB,与实验实测值接近;不同运行速度下,标准测点处的噪声在很宽的频带内存在;随着运行速度的增加,标准测点处噪声声压级在频域和时域内都增加.

列车在高速运行时,如果受到强横风作用,空气动力学性能显著改变。为探讨高速列车车头形状对横风气动效应的影响,基于Navier-Stokes方程和标准k-ε两方程模型,采用有限体积法,计算了CRH2、CRH3、CRH380A和德国ICE型高速列车在不同列车运行速度、不同横风速度25种工况下的侧向力、侧翻力矩及其系数。计算结果表明CRH3型高速列车横风气动特性最优,CRH380A型高速列车其次,两者气动特性相差不大,要优于CRH2和ICE型高速列车,并且受电弓两侧加侧挡板会使安装的那节车厢的侧向力和侧翻力矩大幅增加,并会给后面车厢的横风气动效应带来不利影响。

为研究高速列车液压减振器阻尼特性与阀系参数之间的定量关系，以高速列车广泛采用的一种液压减振器结构形式为研究对象，结合流体动力学原理与液压传动技术分析了其阻尼力产生机理，构建并验证了复原行程阻尼力计算模型，讨论了阀系参数对高速列车液压减振器阻尼特性的影响规律．研究结果表明：常通孔直径是影响开阀前减振器阻尼特性的主要因素，阻尼力变化高达52．4％；复原孔直径是影响开阀后减振器阻尼特性的主要因素，阻尼力变化高达80．1％．根据所得结论提出了高速列车液压减振器性能设计和调校的指导原则．

将边界元声场分析方法与流体动力学分析技术有机结合起来，在某高速列车边界元模型中，导入流场脉动压力数据并在声学网格上转换成气动偶极子声源边界条件，采用直接边界元算法实现了基于表面偶极子声源的列车气动噪声外辐射声场的数值仿真，在此基础上对列车气动噪声外辐射场声压力分布规律以及车身表面偶极子源外辐射的指向性等特性进行了分析。研究表明：列车两侧的正横方向为车身表面偶极子声源主要水平声辐射方向，在离声源中心25m距离上可达80dB左右；车顶上方为主要横向声辐射声域，25m距离上可达83dB；频率越高，车身表面偶极子声源的指向性越强。