CN202879498U - 一种带koch雪花状微坑表面织构的高速列车车厢外表面 - Google Patents

一种带koch雪花状微坑表面织构的高速列车车厢外表面 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种带koch雪花状微坑表面织构的高速列车车厢外表面。在高速列车车厢外表面设有均匀排列的微坑织构；所述微坑织构在车厢外表面的形状为koch雪花状。所述koch雪花状的微坑织构沿车厢长度方向多条平行等距排列；或沿车厢长度方向多条平行并且相邻两条等距错位排列。本实用新型通过在车厢表面加工一层koch雪花状的表面织构，使列车高速运行时在车体表面形成涡流，减小了空气与列车表面的直接摩擦阻力，从而使高速列车外表面产生的空气摩擦噪声降低。

Description

一种带koch雪花状微坑表面织构的高速列车车厢外表面
技术领域
本实用新型涉及一种高速列车车厢外表面，尤其是涉及一种带koch雪花状微坑表面织构的高速列车车厢外表面。
背景技术
随着科学技术的进步和国民经济的发展, 我国高速铁路的建设已成为新的经济增长点，但是随着高速铁路速度的不断提升，噪声污染问题日益突出。当噪声传递到铁路客车车内，会使乘客的乘车舒适度大为降低，而传递到铁路客车外，会使铁路沿线两侧需对噪声有限制要求的区域如: 医院、学校、住宅区等深受其害。高速列车的噪声源主要有：轮轨噪声、集电系统噪声、空气动力噪声、建筑物激励噪声以及其他机械噪声。高速铁路列车运行时产生的总噪声级，主要有以上几种噪声叠加而成，在不同的列车运行速度和不同的减振降噪措施条件下，上述几项的影响程度是不一样的。一般列车速度在240km/h以下时，轮轨噪声对沿线环境的影响较大；列车速度在240 km/h以上时，空气动力噪声和集电系统噪声增大，与轮轨噪声共同成为主要噪声源。空气摩擦噪声源主要与车体结构本身有关。在车辆高速运行时, 受电弓的特殊结构、车头形状的不同、车体表面的凹凸不平(侧窗、侧门、百叶窗、车体连接部等形成)等均产生空气摩擦噪声。
雪花在空气中降落的过程中，一方面空气中的水分子结晶到雪花上；另一方面，雪花与空气摩擦，使得摩擦阻力大的部位材料溶化。最后落到地面的雪花形状是与空气摩擦阻力最小的。雪花一般为分形结构，用其仿生设计高速列车车厢表面织构，必然能减小车厢表面的空气摩擦噪声。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种带koch雪花状微坑表面织构的高速列车车厢外表面，设计的koch雪花状微坑能有效降低车体表面的空气动力噪声，减少高速列车高速运行时带来的噪声危害。
本实用新型采用的技术方案是：
本实用新型在高速列车车厢外表面设有均匀排列的微坑织构；所述微坑织构在车厢外表面的形状为koch雪花状。
所述koch雪花状的微坑织构沿车厢长度方向多条平行等距排列；或沿车厢长度方向多条平行并且相邻两条等距错位排列。
所述koch雪花状的起始三角形为一个等边三角形，通过将三角形的每个边三等分，以每边中间的一段为底边生成新的等边三角形，新的等边三角形方向朝外，再去掉新生成的等边三角形的底边，形成一阶koch雪花；再重复上述步骤两次，形成三阶koch雪花，即为所述的koch雪花。
本实用新型具有的有益效果是：
本实用新型与光滑高速列车车厢外表面相比，在高速列车车厢外表面布置了koch雪花状微坑表面织构后，可以降低高速列车高速运行时产生的噪声。
附图说明
图1是koch雪花的生成过程图。
图2是车厢外表面koch雪花状微坑多条平行并且等距排列简图。
图3是车厢外表面koch雪花状微坑多条平行并且相邻两条等距错位排列简图。
图4是车厢外表面koch雪花状微坑沿垂直车厢表面方向的局部剖视图。
图中：l—生成koch雪花的起始等边三角形的边长。
      d—koch雪花的分形维数。
h—koch雪花状微坑的深度。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
在高速列车车厢外表面设有均匀排列的微坑织构；所述微坑织构在车厢外表面的形状为koch雪花状。
如图2所示，所述koch雪花状的微坑织构沿车厢长度方向多条平行等距排列；如图3所示，沿车厢长度方向多条平行并且相邻两条等距错位排列。
如图1所示，所述koch雪花状的起始三角形为一个等边三角形，通过将三角形的每个边三等分，以每边中间的一段为底边生成新的等边三角形，新的等边三角形方向朝外，再去掉新生成的等边三角形的底边，形成一阶koch雪花；再重复上述步骤两次，形成三阶koch雪花，即为所述的koch雪花。理论上讲，koch雪花可以为无限阶，但是阶数太高会导致加工复杂，成本增加，并且也没有必要。
所述koch雪花为一种分形结构，其分形维数d=1.2618。生成koch雪花的起始等边三角形的边长l范围为10～50                                               
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。如图1中，生成koch雪花的起始三角形的边长l=35
Figure 63423DEST_PATH_IMAGE002
。
所述koch雪花状微坑的深边比为0.1~0.8。如图1和图3中，koch雪花状微坑的深度h与生成koch雪花状微坑的起始等边三角形边长l的深边比h/l=0.4。
对于上述微米级的微坑表面织构，可以通过激光加工等特殊加工方法制备。
本实用新型的工作原理是：
结合空气动力学与仿生学的基本原理，通过在车厢表面加工一层koch雪花状的表面织构，使列车高速运行时在车体表面形成涡流，减小了空气与列车表面的直接摩擦阻力，从而使高速列车外表面产生的空气摩擦噪声明显降低。
上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种带koch雪花状微坑表面织构的高速列车车厢外表面，在高速列车车厢外表面设有均匀排列的微坑织构；其特征在于：所述微坑织构在车厢外表面的形状为koch雪花状。
2.根据权利要求1所述的一种带koch雪花状微坑表面织构的高速列车车厢外表面，其特征在于：所述koch雪花状的微坑织构沿车厢长度方向多条平行等距排列；或沿车厢长度方向多条平行并且相邻两条等距错位排列。
3.根据权利要求1所述的一种带koch雪花状微坑表面织构的高速列车车厢外表面，其特征在于：所述koch雪花状的起始三角形为一个等边三角形，通过将三角形的每个边三等分，以每边中间的一段为底边生成新的等边三角形，新的等边三角形方向朝外，再去掉新生成的等边三角形的底边，形成一阶koch雪花；再重复上述步骤两次，形成三阶koch雪花，即为所述的koch雪花。
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