[发明专利]一种带有被动扰流结构的排障器及其应用

说明书

本发明涉及一种带有被动扰流结构的排障器及其应用，包括排障器本体，所述排障器本体为扁平流线型结构，所述排障器本体的底部后端安装被动扰流结构，该扰流结构轮廓为圆柱形，垂直于气流方向，扰流器与排障器本体后端平端面的距离与扰流器直径的比小于1。与现有技术相比，本发明通过利用圆柱尾流与剪切层的相互作用，改变气流进入转向架舱的角度，有效降低了高速列车转向架区域产生的气动噪声。

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，具体涉及一种带有被动扰流结构的排障器及其应用。

背景技术

高速铁路以其安全可靠、舒适便捷的运输服务特性及高效节能等优越性，在世界各国得到了迅猛发展。为更好地促进交通运输产业发展，大力提升运输效能，解决客流高峰时段铁路运输压力，铁路高速化已成为当今世界发展的一个重要趋势。

随着列车运行速度不断提高，由此带来的环境问题日益突出。大量实际运行经验表明，噪声问题在高速列车环境污染中最为突出。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、受电弓与车厢连接处。转向架由于数量较多，其产生的远场气动噪声较受电弓处高出约15dB。声学风洞实验结果表明，头车转向架区域是所有转向架区域中最大的气动噪声源。时速350km～380km列车通过气动噪声引起的空气声传递占车内噪声主要地位，转向架区域的空气声也是车内噪声最主要贡献源。因此，有效地减少和抑制车头转向架区域噪声，改善铁路沿线环境质量和车内噪声水平，是高速列车车辆设计和生产需要考虑与解决的问题。

专利110070850A公开了一种流线型穿流式排障器及其应用，包括排障器本体，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。专利CN111071272A公开了一种底部后端设置凹坑的排障器，包括排障器本体，所述排障器本体为扁平状结构，外形轮廓呈变截面流线型，前端为迎流面，所述排障器本体的底部后端设置多排凹坑。上述已公开的排障器结构具有一定的控制气动噪声的效果，穿流式排障器通过将前部气流导向两侧，从而降低了宽频噪声，但由于其对剪切层控制效果有限，因此对峰值噪声抑制作用较小。凹坑排障器通过对剪切层增加扰动，降低了峰值噪声，但对1kHz～5kHz的宽频噪声有较大增加。且二者主要针对远场噪声的降噪效果进行分析，对舱内的近场噪声分析较少。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题而提供一种可以有效降低高速列车车头转向架区域气动噪声的带有被动扰流结构的排障器及其应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种带有被动扰流结构的排障器，包括排障器本体，所述排障器本体为扁平流线型结构，外形轮廓呈变截面流线型，前端为迎风面，后端为平端面，所述排障器本体的后端底部设置被动扰流结构，所述被动扰流结构为凸出所述排障器本体设置的凸条状结构，并与所述排障器本体的后端平端面相平行，长度方向与气流方向相垂直。

本发明设置于排障器底部后端的扰流结构，其作用改变气流进入转向架舱的角度，减小对转向架腔声模态的激励，并且减小剪切层对转向架舱后壁的冲击，从而降低气动噪声的产生。

进一步地，所述被动扰流结构呈圆柱形。

进一步地，所述圆柱的直径(D)为45-55mm，直径越小，峰值噪声降低幅度越小，但较大的直径会引入较高的圆柱峰值噪声能量，因此优选为50mm。

进一步地，所述被动扰流结构靠近所述排障器本体后端设置，与所述排障器本体的后端平端面距离为G，为了使圆柱尾流可以将排障器脱落的剪切层带入下方，应满足G/D1，D为圆柱的直径，G范围为30～40mm，优选35mm。