高速列车室内低频噪声的预测与控制

论文摘要

为探索高速列车室内低频噪声预测分析与控制的可行办法,最终提高车室内噪声品质,本文以CAD/CAE商用软件为平台,建立了高速列车结构—声系统模型,利用有限元与边界元相结合的方法,对车内结构噪声进行了预测与控制的研究。首先,介绍了国内外结构振动声学的发展概况,阐述了车内低频噪声产生的机理、传播途径以及车内噪声控制的方法、基本流程,并介绍了动车组噪声的评定标准,给出了车内低频噪声数值计算的流程。其次,建立了高速车身结构和车内空腔声学有限元模型,分析了车身结构动态特性、车内空腔声学模态特征,分析了座椅对车内空腔声学模态的影响,并指出了结构声腔共振频率。随后,运用有限元方法,计算了车厢在10-200Hz范围内的振动响应,将所得到的动力响应提取出来,作为声学边界元分析模型的边界激励条件,进行车内声场计算,给出了车内观测平面在10-200Hz范围内的声场分布,同时根据TB1809-86,计算了车内六个评估点的A计权声压级,并分析车内噪声的分布特点。然后讨论了车厢边界吸声材料对车内噪声的影响,评估点在10-200Hz内,最大A计权总声压级由83.9dB降到74.6dB。然后,利用声贡献度的概念,给出了不同频率下车厢边界有、无阻尼材料时,单元和面板对车内中心参考点的贡献度,确定主要噪声源和对内部参考点声场影响较大的面板,为降低噪声而试图对客车结构进行改进提供了理论依据。最后,在充分考虑车身结构与车内空气相互作用的基础上,研究了某提速客车声-固耦合系统的噪声问题,通过结构系统、空腔声学系统模态的对比分析,讨论声固耦合作用对系统模态的影响;通过车体面板贡献度分析,找出引起结构辐射噪音的主要噪声源,通过进行结构修改,达到较为理想的降噪效果,对结构的声学设计提出指导性意见。本课题得到国家863项目（课题编号:2006AA04Z160）、中国北车集团资助项目（课题编号:2006NX074）、辽宁省重点实验室资助项目（课题编号:2008S037）的资助。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 1.1 本文研究的工程应用背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 高速车室内噪声控制及评定方法
• 2.1 声学基础
• 2.1.1 声学基本概念
• 2.1.2 理想流体媒质的三个基本方程
• 2.2 车内噪声产生机理及传播途径
• 2.3 车内噪声的控制
• 2.3.1 车内噪声控制的基本方法
• 2.3.2 车内噪声的控制的基本流程
• 2.4 车内低频噪声的数值计算方法
• 2.5 车内噪声的评定方法
• 第三章 高速车声学模态及结构振动分析
• 3.1 结构模态有限元分析理论
• 3.2 室内声腔声学模态理论
• 3.3 客车结构及声腔有限元模型的建立
• 3.4 车身结构模态计算
• 3.5 声学模态分析
• 3.6 车身结构振动响应分析
• 3.6.1 不同频率下整车振动响应分布
• 3.6.2 整个频率范围内车体指定点处的响应
• 本章小结
• 第四章 车内声场预测边界元法
• 4.1 声学边界元积分方程
• 4.1.1 声场波动方程
• 4.1.2 声场边界条件
• 4.1.3 Helmholtz 方程的边界积分关系式
• 4.1.4 边界积分方程的离散
• 4.2 使用SYSNOISE 声学软件进行声场计算的流程
• 4.3 车内声场计算
• 4.4 吸声材料对室内噪声的影响
• 本章小结
• 第五章 高速车板件声学贡献度分析
• 5.1 声传递向量的概念
• 5.2 声贡献度分析
• 5.2.1 车身ATV 计算
• 5.2.2 车身单元贡献度计算
• 5.2.3 面板声贡献量计算
• 本章小结
• 第六章 提速客车声－固耦合系统的噪声预测与分析
• 6.1 声－固耦合有限元模型的建立
• 6.2 声－固耦合系统模态及响应分析
• 6.3 车室内部声场预测
• 6.3.1 车内声场计算
• 6.3.2 车身ATV 计算
• 6.3.3 面板声贡献量计算
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢