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分析高鐵軌道吸音板降噪

發布時間:2014-01-02閱讀量:12220

吸音板材料特性及結構形式

?????? 軌道吸音板材料常采用顆?;蚺菽嗫撞牧线M行制作。表示多孔吸聲材料的吸聲能力的參數為吸聲系數和聲阻抗率[8],本文計算中采用的某種軌道吸聲板用無機多孔材料的吸聲系數如圖 1 所示。

吸聲系數表

影響多孔材料吸聲性能的卞要是流阻、孔隙率和結構因數、厚度、體積密度等參數,對軌道吸音板來說,還與其表山}結構形式有關。在實際應用中常采用的結構形式如圖2所示。

地鐵吸音板

2 吸音板降噪效果計算模型

2. 1軌道吸音板的邊界兒模型
  在簡諧激勵作用下結構振動外部流體介質中產生的輻射聲壓p (r)滿足Helmholtz微分方程[9]??吸聲系數公式
(1)式中,ρ為聲場任一點的聲壓,k為波數,ρo為介質密度,ω 為角頻率,q為該點處介質密度。在邊界上,需滿足速度邊界條件 Ω聲波系數

(2)式中,n為邊界的法線方向,Vn—為 Ωv上的法線速度。聲壓邊界條件 Ωp

?????? 本文根據邊界元法的基本原理,建立了如圖 2 所示的不同表面結構吸音板的軌道—車輛二維邊界元模型。通過在吸音板表面施加相同的聲阻抗邊界條件,比較不同表面結構形式對其降噪效果的影響,計算時聲源采用點聲源,聲源大小按列車運行速度為 250 km/h下的輻射噪聲選取,計算采用直接邊界元法。本文建立的二維車輛—軌道的線單元邊界網格如圖3 所示。
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2. 2?軌道吸音板的統計能量模型
統計能量法中兩個子系統的能量流動關系如圖 4所示[10]。圖 4 中,ηi為子系統的內損耗因子; ηij為兩子系統間的耦合損耗因子; Ei為子系統的平均能量; Pi為子系統的輸入功率。
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開槽吸音板????????????????系統吸音板

?????????式中: M 為子系統質量; 〈v2〉為空間振動速度均方值;〈p2〉為空間聲壓均方值; Zo為空氣的聲阻抗率。通過計算得到各個子系統的能量,即可以計算出各子系統的振動速度和聲壓。本文根據統計能量法的基本原理,建立吸音板的軌道—車輛統計能量模型如圖 5 所示,

軌道吸音板 ? ? 聲腔密度圖

?????? 列車 8 輛編組,全長 200 m.??模型中對車輛外部的聲腔進行了劃分,頂部弓網區劃分為上部聲腔,與列車車窗、車體側墻相鄰的部分劃分為中部聲腔,列車底部與軌道結構圍成的聲腔劃分為底部聲腔。底部聲腔輸入聲功率激勵,能量由底部聲腔經由外部聲腔流向車外聲場。在模型中,車外聲場由半無限流體定義。

在計算中,通過在吸音板表面施加相同的吸聲系數的邊界條件,來比較不同表面結構形式對吸音板吸聲特性的影響。聲源選取 250 km/h行車速度下 CRTSⅡ型板式無砟軌道車輪、鋼軌的聲功率輸入,輪軌滾動噪聲計算方法采用 TWINS 模型[11]。

為了使統計能量模型有一定的計算精度,須保證子系統在單位頻帶內有足夠的模態數目,一般要求每頻帶寬度范圍內的模態數目> 5 個。本文模型中各聲腔的模態密度如圖 6 所示

??????? 結果顯示可以看出,采用統計能量法得到的n算結果與實測結果基本吻合,由于模型中不包含弓網、牽引噪聲及空氣動力噪聲,且計算結果聲源僅位于車輛下部,因此計算結果與實測結果略有差別。另外,由于該試驗段鋪設吸音板的結構形式、鋪設面積的影響,吸音板的吸聲降噪效果不顯著。

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