CN110070850A - 一种流线型穿流式排障器及其应用 - Google Patents

一种流线型穿流式排障器及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110070850A
CN110070850A CN201910234622.3A CN201910234622A CN110070850A CN 110070850 A CN110070850 A CN 110070850A CN 201910234622 A CN201910234622 A CN 201910234622A CN 110070850 A CN110070850 A CN 110070850A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pilot
percolation
flow
channel
ontology
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910234622.3A
Other languages
English (en)
Inventor
朱剑月
王毅刚
李启良
陈羽
夏超
沈哲
杨志刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN201910234622.3A priority Critical patent/CN110070850A/zh
Publication of CN110070850A publication Critical patent/CN110070850A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61CLOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10Applications
    • G10K2210/128Vehicles
    • G10K2210/1283Trains, trams or the like

Abstract

本发明涉及一种流线型穿流式排障器及其应用,包括排障器本体,所述排障器本体为扁平板状结构,外形轮廓呈变截面流线型,前端为迎流面,所述迎流面的中心处开有一穿流口,所述排障器本体内部设有穿流通道,排障器本体的后端面上设置释流口,所述穿流口引导高速气流流入所述穿流通道并由所述释流口流出,所述穿流通道使高速气流自前往后、由内而外斜向向下流出释流口。与现有技术相比,本发明提出的流线型穿流式排障器,可以缓和高速列车运行时排障器前端面所受的流动冲击,同时干扰转向架前轮对两车轮踏面处流动分离的生成、抑制其表面压力脉动形成,从而有效控制排障器与转向架区域气动噪声的产生。

Description

一种流线型穿流式排障器及其应用
技术领域
本发明涉及高速列车车辆装备技术与气动噪声控制技术领域,具体涉及一种流线型穿流式排障器及其应用。
背景技术
高速铁路以其迅速高效、节能环保与安全舒适等优越性,在世界各国得到迅猛发展。铁路高速化已成为当今世界发展的一个重要趋势。随着列车运行速度的不断提高,由此带来的环境问题日益突出,国内外高速铁路的运行经验表明,噪声问题在高速列车环境污染中最为突出。因此,有效地减少和抑制噪声,是高速铁路设计和建设迫切需要考虑与解决的问题,也是关系到铁路能否发挥高效运能的关键。
当高速列车运行速度超过300km/h,气动噪声将超过轮轨滚动噪声与牵引噪声而占据主导地位。高速列车主要气动噪声源为转向架、受电弓、受电弓坑与车厢连接处等部位。根据对整车辐射噪声的贡献量,转向架由于数量较多,其产生的气动噪声较受电弓处高出约15dB。高速列车车头转向架区域,气流流经时产生剧烈流动分离与流体冲击作用,成为较强气动噪声源。由于转向架结构复杂,应用成熟度高,各部件设计改变难度较大,其气动噪声降噪目前主要通过在转向架舱外侧安装裙板等措施,但暴露于转向架舱外的车轮部分依然直接受到车体底部来流冲击,诱发产生较大气动噪声。因此针对主要气动噪声源的车头转向架部位,有必要从影响转向架区域流动特性的排障器角度,研究开发气动噪声降噪技术,从而改善铁路沿线环境质量和司机室内噪声水平,推动环境友好型高性能铁道车辆的产业化发展。
发明内容
本发明的目的是为了对高速列车运行产生的气动噪声进行控制,提供一种有效降低高速列车车头转向架区域气动噪声的流线型穿流式排障器。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种流线型穿流式排障器,包括排障器本体,所述排障器本体为扁平板状结构,外形轮廓呈变截面流线型,前端为迎流面,所述迎流面的中心处开有一穿流口,所述排障器本体内部设有穿流通道,排障器本体的后端面上设置释流口,所述穿流口引导高速气流进入所述穿流通道并由所述释流口流出,所述穿流通道使高速气流自前往后、由内而外斜向向下流出释流口。
进一步地,所述穿流通道包括左岔穿流通道和右岔穿流通道,所述左岔穿流通道和右岔穿流通道从前端至后端由中间向两侧倾斜设置,前端交叉于穿流口,后端分别与左释流口和右释流口相通,所述左岔穿流通道和右岔穿流通道将由穿流口引入的高速气流分成两路由内而外斜向向下流出。
进一步地,所述左岔穿流通道和右岔穿流通道对称设置于排障器本体纵向中心线两侧。
进一步地,所述迎流面呈弧形。
进一步地,所述迎流面的边缘为倒边设置。
进一步地,所述排障器本体的水平横截面从前端至后端逐渐增大。
本发明可通过调整排障器穿流口与释流口口型参数、设置穿流通道数量与设计通道形状参数等途径,进行高速列车车头转向架区域气动噪声降噪效果的控制优化。
本发明所提供的流线型穿流式排障器,外形轮廓采用流线型变截面曲线形式过渡,与车头鼻锥底部区域紧密贴合,以满足高速列车车头底部气动性能要求。本发明中排障器穿流口,其作用为引导列车高速运行时气流流入穿流通道,实现在排障器内左右岔型穿流通道内分流,并于排障器后端面左右释流口流出,使得经由排障器气流自前往后、由内而外斜向向下流向转向架舱内前轮对左右两轮踏面处。本发明的特点是避免高速来流对封闭式排障器前端面的流动冲击,同时由排障器内流道引流至前轮对两侧车轮部位,破坏车轮踏面处流动分离与表面压力脉动的形成,从而抑制排障器本身与转向架前轮对车轮部位气动噪声的产生,有效提高转向架区域气动噪声控制效果。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)本发明提出的流线型穿流式排障器,可以缓和高速列车运行时排障器前端面所受流动冲击,有效控制该部位气动噪声产生。
(2)本发明从排障器前端引流、经由排障器内流道流至前轮对两侧车轮部位,通过调整释流口喷口方向,干扰暴露于转向架舱外车轮踏面两侧部位流动分离的生成,抑制其表面压力脉动的形成,从而有效降低该部位气动噪声的产生量。
附图说明
图1为传统排障器的结构示意图;
图2为本发明流线型穿流式排障器的结构示意图;
图3为本发明流线型穿流式排障器的剖切图;
图4为本发明流线型穿流式排障器的前视图;
图5为本发明流线型穿流式排障器的后视图;
图6为本发明穿透式排障器装配于列车上的侧视图;
图7为本发明穿透式排障器装配于列车上的前视图;
图8为本发明远场辐射噪声三分之一倍频程测试数据对比图;
图中:排障器本体1、穿流口101、释流口102、左释流口1021、右释流口1022、迎流面103、左岔穿流通道104、右岔穿流通道105、车头2、转向架3、钢轨4。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
图1为传统排障器的结构示意图,不具有降低高速列车车头转向架区域气动噪声的功能。为了对高速列车运行产生的气动噪声进行有效控制,本发明提供一种降低高速列车车头转向架区域气动噪声的流线型穿流式排障器,如图2-图5,包括排障器本体1,排障器本体1为扁平板状结构,外形轮廓呈变截面流线型,前端为迎流面103,迎流面103的中心处开有一穿流口101,排障器本体1内部设有穿流通道,排障器本体1的后端面上设置释流口102,穿流口101引导高速气流进入穿流通道并由释流口102流出,穿流通道使高速气流自前往后、由内而外斜向向下流出释流口102。本发明中排障器穿流口101,其作用为引导列车高速运行时气流流入穿流通道,使高速气流经由排障器自前往后、由内而外斜向向下流向转向架舱内前轮对,避免高速来流对封闭式排障器前端面的流动冲击,同时由排障器内流道引流至轮对两侧车轮部位,破坏车轮踏面两侧流动分离与表面压力脉动的形成,从而抑制排障器本身与转向架前轮对车轮部位气动噪声的产生,有效提高转向架区域气动噪声控制效果。
进一步优选地,穿流通道包括左岔穿流通道104和右岔穿流通道105,左岔穿流通道104和右岔穿流通道105从前端至后端由中间向两侧倾斜设置,前端交叉于穿流口101,后端分别与左释流口1021和右释流口1022相通,左岔穿流通道104和右岔穿流通道105对称设置于排障器本体1纵向中心线两侧,左岔穿流通道104和右岔穿流通道105将由穿流口101流入的高速气流分成两路由内而外斜向向下流出,实现在排障器内左右岔型穿流通道内分流,并于排障器后端面左右释流口流出,使得经由排障器气流自前往后、由内而外斜向向下流向转向架前轮对左右两轮踏面处,由排障器内流道引流至轮对两侧车轮部位,破坏车轮踏面两侧流动分离与表面压力脉动的形成,从而抑制排障器本身与转向架前轮对车轮部位气动噪声的产生。
进一步优选地,迎流面103呈弧形,迎流面103的边缘为倒边设置,排障器本体1的水平横截面从前端至后端逐渐增大,外形轮廓采用流线型变截面曲线形式过渡,与车头鼻锥底部区域紧密贴合,以满足高速列车车头底部气动性能要求。
将该排障器安装于高速列车车头底部,如图6与图7所示,图中标号为车头2、转向架3、钢轨4。该排障器本体1前端迎流面的中心处开有一穿流口,可以缓和高速列车运行时排障器前端面所受流动冲击,有效控制该部位气动噪声产生。列车高速运行时,高速气流从排障器本体1前端引流、经由排障器内穿流通道流至前轮对两车轮部位,通过调整释流口喷口方向,干扰暴露于转向架舱外车轮踏面两侧流动分离的生成,抑制其表面压力脉动形成,从而降低该部位气动噪声的产生量。
本发明降噪效果已由声学风洞测试验证。试验模型为1:3安装有转向架的高速列车车头模型,后端连接光滑导流段,以避免车体尾部生成强烈涡脱落。采用本发明所述穿流式排障器与传统排障器的模型列车,在风速250km/h下远场辐射噪声三分之一倍频程测试结果比较如图8所示,与传统排障器相比,安装穿流式排障器模型列车的气动噪声声压级在多数频段内较低,在20kHz以下频域内总声压级降低0.65dB(A),取得了较好降噪效果。与试验所用比例模型相比,实际在线运行的高速列车,周围流动雷诺数较高,本发明缓和排障器端部流动冲击和改善车轮流动分离的效果预计会更佳,由此产生的降噪效果也更为显著。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和使用该发明。熟悉本领域的技术人员显然可以比较容易地对这些实施例作出各种修改,并把在此阐明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性劳动。因此,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,立足于本发明范畴所进行的修改和改进都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种流线型穿流式排障器,包括排障器本体(1),其特征在于,所述排障器本体(1)为扁平板状结构,外形轮廓呈变截面流线型,前端为迎流面(103),所述迎流面(103)的中心处开有一穿流口(101),所述排障器本体(1)内部设有穿流通道,排障器本体(1)的后端面上设置释流口(102),所述穿流口(101)引导高速气流进入所述穿流通道并由所述释流口(102)流出,所述穿流通道使高速气流自前往后、由内而外斜向向下流出释流口(102)。
2.根据权利要求1所述的一种流线型穿流式排障器,其特征在于,所述穿流通道包括左岔穿流通道(104)和右岔穿流通道(105),所述左岔穿流通道(104)和右岔穿流通道(105)从前端至后端由中间向两侧倾斜设置,前端交叉于穿流口(101),后端分别与左释流口(1021)和右释流口(1022)相通,所述左岔穿流通道(104)和右岔穿流通道(105)将由穿流口(101)引入的高速气流分成两路由内而外斜向向下流出。
3.根据权利要求2所述的一种流线型穿流式排障器,其特征在于,所述左岔穿流通道(104)和右岔穿流通道(105)对称设置于排障器本体(1)纵向中心线两侧。
4.根据权利要求1所述的一种流线型穿流式排障器,其特征在于,所述迎流面(103)呈弧形。
5.根据权利要求4所述的一种流线型穿流式排障器,其特征在于,所述迎流面(103)的边缘为倒边设置。
6.根据权利要求1所述的一种流线型穿流式排障器,其特征在于,所述排障器本体(1)的水平横截面从前端至后端逐渐增大。
7.如权利要求1-6任一项所述的一种流线型穿流式排障器的应用,其特征在于,该排障器应用于高速列车,用于降低排障器和转向架区域产生的气动噪声。
8.如权利要求7所述的一种流线型穿流式排障器的应用,其特征在于,该排障器与高速列车的车头鼻锥底部区域紧密贴合。
CN201910234622.3A 2019-03-26 2019-03-26 一种流线型穿流式排障器及其应用 Pending CN110070850A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910234622.3A CN110070850A (zh) 2019-03-26 2019-03-26 一种流线型穿流式排障器及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910234622.3A CN110070850A (zh) 2019-03-26 2019-03-26 一种流线型穿流式排障器及其应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110070850A true CN110070850A (zh) 2019-07-30

Family

ID=67366706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910234622.3A Pending CN110070850A (zh) 2019-03-26 2019-03-26 一种流线型穿流式排障器及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110070850A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110254453A (zh) * 2019-06-05 2019-09-20 同济大学 一种被动流动导流器及其应用
CN110789561A (zh) * 2019-10-14 2020-02-14 同济大学 一种后端设置锯齿形扰流板的排障器及其应用
CN111071272A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 同济大学 一种底部后端设置凹坑的排障器及其应用
CN113147821A (zh) * 2021-05-31 2021-07-23 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 排障装置、车体及轨道车辆
CN113859296A (zh) * 2021-10-26 2021-12-31 同济大学 一种带有被动扰流结构的排障器及其应用
CN114872750A (zh) * 2022-05-26 2022-08-09 中南大学 一种用于列车的排障扩散器
CN114906184A (zh) * 2022-05-26 2022-08-16 中南大学 一种具有排障扩散器的列车

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201785708U (zh) * 2010-09-14 2011-04-06 朴太善 声屏障
CN102574580A (zh) * 2009-04-16 2012-07-11 梅西耶-布加蒂-道提公司 用于降低来自飞机起落架的气动噪声的装置
CN103502604A (zh) * 2011-05-05 2014-01-08 斯堪尼亚商用车有限公司 消音装置和包括这种装置的机动车辆
EP2692949A1 (de) * 2012-08-02 2014-02-05 Strabag Rail GmbH Niedrige Lärmschutzwand neben einem Schienenweg und Lärmschutzwandelement zur Bildung einer solchen Lärmschutzwand
CN205934757U (zh) * 2016-07-01 2017-02-08 成都川铁信科技有限公司 一种通风泄压铁路声障屏
GB201704708D0 (en) * 2017-03-24 2017-05-10 Jaguar Land Rover Ltd Airflow control apparatus
CN209912491U (zh) * 2019-03-26 2020-01-07 同济大学 一种流线型穿流式排障器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102574580A (zh) * 2009-04-16 2012-07-11 梅西耶-布加蒂-道提公司 用于降低来自飞机起落架的气动噪声的装置
CN201785708U (zh) * 2010-09-14 2011-04-06 朴太善 声屏障
CN103502604A (zh) * 2011-05-05 2014-01-08 斯堪尼亚商用车有限公司 消音装置和包括这种装置的机动车辆
EP2692949A1 (de) * 2012-08-02 2014-02-05 Strabag Rail GmbH Niedrige Lärmschutzwand neben einem Schienenweg und Lärmschutzwandelement zur Bildung einer solchen Lärmschutzwand
CN205934757U (zh) * 2016-07-01 2017-02-08 成都川铁信科技有限公司 一种通风泄压铁路声障屏
GB201704708D0 (en) * 2017-03-24 2017-05-10 Jaguar Land Rover Ltd Airflow control apparatus
CN209912491U (zh) * 2019-03-26 2020-01-07 同济大学 一种流线型穿流式排障器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
余以正;姜旭东;孙健;: "不同排障器导流罩对高速列车阻力及升力的影响", 大连交通大学学报, no. 06 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110254453A (zh) * 2019-06-05 2019-09-20 同济大学 一种被动流动导流器及其应用
CN110789561A (zh) * 2019-10-14 2020-02-14 同济大学 一种后端设置锯齿形扰流板的排障器及其应用
CN110789561B (zh) * 2019-10-14 2024-04-26 同济大学 一种后端设置锯齿形扰流板的排障器及其应用
CN111071272A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 同济大学 一种底部后端设置凹坑的排障器及其应用
CN113147821A (zh) * 2021-05-31 2021-07-23 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 排障装置、车体及轨道车辆
CN113859296A (zh) * 2021-10-26 2021-12-31 同济大学 一种带有被动扰流结构的排障器及其应用
CN113859296B (zh) * 2021-10-26 2024-03-26 同济大学 一种带有被动扰流结构的排障器及其应用
CN114872750A (zh) * 2022-05-26 2022-08-09 中南大学 一种用于列车的排障扩散器
CN114906184A (zh) * 2022-05-26 2022-08-16 中南大学 一种具有排障扩散器的列车
CN114906184B (zh) * 2022-05-26 2023-10-17 中南大学 一种具有排障扩散器的列车
CN114872750B (zh) * 2022-05-26 2023-10-20 中南大学 一种用于列车的排障扩散器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110070850A (zh) 一种流线型穿流式排障器及其应用
US9487251B2 (en) Vehicle having an integrated air curtain and brake cooling duct
CN109050551B (zh) 一种防转向架积雪结冰的车体
JP2012126178A (ja) リアスポイラー
CN111071272B (zh) 一种底部后端设置凹坑的排障器及其应用
CN110254453B (zh) 一种被动流动导流器及其应用
CN102897177B (zh) 减阻动车组车头
CN110155091A (zh) 一种用于高速列车的减阻装置
CN107776688A (zh) 一种前扰流板及汽车前部导流系统
CN209912491U (zh) 一种流线型穿流式排障器
CN105922998B (zh) 轨道车辆导流罩及轨道车辆
CN115626186A (zh) 一种高速列车排障器
CN111976755B (zh) 一种具有风阻制动装置的高速列车司机室及高速列车
CN206797494U (zh) 汽车轮罩及包括其的汽车
CN105438278A (zh) 一种可提高燃油经济性的汽车扰流装置
CN104986174B (zh) 列车转向架整流装置的导向装置
CN113859296B (zh) 一种带有被动扰流结构的排障器及其应用
CN205220836U (zh) 一种可降低汽车风阻的导流装置
CN210526686U (zh) 应用射流改善流场的货运客车空气动力减阻装置
CN110789561B (zh) 一种后端设置锯齿形扰流板的排障器及其应用
CN209037568U (zh) 一种防转向架积雪结冰的车体
CN218506006U (zh) 一种风道结构及车辆
CN208665120U (zh) 一种汽车前保险杠蒙皮及车体
CN204915694U (zh) 一种列车导流罩
CN219077197U (zh) 一种车体结构及轨道车辆

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination