一种应用于高速列车转向架舱的薄板吸声装置

本发明涉及涉及高速列车车辆装备技术与气动噪声控制，具体为一种用于高速列车转向架舱的薄板吸声装置。

背景技术：

1、我国的高速铁路行业发展迅猛，在世界范围内属于领先地位，高铁的进一步发展对其速度的提升、舒适性以及环保提出了更严格的要求。

2、随着列车速度提升，气动噪声将会是列车高速运行下的主要噪声源，对车内乘坐舒适性和列车运行环保性产生了重要的影响。其主要气动噪声源为转向架区域。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，如何有效地减少和抑制高速列车转向架区域噪声，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一个重要问题。

3、转向架舱区域是一个具有典型结构特征的空腔，在列车高速行驶的气流冲击下，空腔内会产生流体激励的声共振，产生特定频率的峰值噪声，峰值能量较大。赫姆霍兹共振器原理是通过穿孔以及空腔等结构来达到吸声效果，对于与共振吸声结构共振频率相同的入射波，吸收效应好，可以使其声能显著减小，远离共振峰时，吸声效果变差。

4、专利cn103072589a公开了一种用于高速列车行李架的微穿孔板腔体共振吸声装置，包括所述侧板和穿有若干孔洞或窄缝的微穿孔状结构板，所述微穿孔状结构板、所述侧板和列车的行李架托板共同组成封闭空腔。专利cn103085826b公开了一种用于高速列车天花板、裙板的微穿孔弧形板吸声装置，包括侧板和穿有若干孔洞或窄缝的微穿孔状结构板，所述的微穿孔状结构板、所述侧板与高速列车的天花板或裙板组成封闭空腔。上述已公开的应用于高速列车的吸声降噪装置，针对高速列车的位置结构和噪音频率分布等特点，用微穿孔吸声装置取代原有车内的各种多孔性吸声材料，具有一定的吸声效果。但其多采用在噪声传递过程中抑制噪声的方式，并没有在噪声源处采取控制措施，效果有限。转向架舱作为主要的气动噪声源，从声源处抑制噪声有更好的效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种可以有效降低高速列车转向架区域气动噪声的薄板吸声装置。

2、为达到上述目的，本发明提出一种应用于高速列车转向架舱的薄板吸声装置，薄板吸声装置为空腔结构，薄板吸声装置的一面为阵列排布的穿孔，穿孔贯通薄板吸声装置的内腔与外界；

3、吸声装置针对舱内共振峰值噪声频率设计，吸声装置的参数满足以下公式：

4、

5、δ＝0.85×(2a)×θ(p)

6、

7、式中，f为峰值噪声频率；c0为空气中声速，单位m/s；δ为穿孔孔颈口末端修正量，单位m，a为开孔一面的孔半径，t为板厚，b为孔间距，p为穿孔率，d为内部空腔深。

8、进一步的，薄板吸声装置为长方体空腔结构，穿孔采用圆形开孔、等间距矩阵排列。

9、进一步的，开孔一面的孔半径a＝1mm，板厚t＝6mm，孔间距b＝12.5mm，穿孔率p＝0.023。

10、进一步的，薄板吸声装置在转向架舱顶布置，占据舱顶80％以上面积。

11、进一步的，薄板吸声装置置于转向架舱顶后，穿孔面朝向舱内。

12、进一步的，薄板吸声装置于降低列车转向架区域产生的气动噪声。

13、与现有技术相比，本发明的优势之处在于：

14、1、本发明应用赫姆霍兹共振器原理，，可以有效的针对舱内的结构模态峰值噪声降噪，降低噪声能量。通过参数调节，也能快速调节来适应不同的转向架舱结构。

15、2、本发明可以直接置于转向架舱舱顶板处，空间小，与其他部件干涉小，使用便捷,结合吸声材料以及一些其他的降噪技术，有望进一步降低转向架区域的噪声。

技术特征：

1.一种应用于高速列车转向架舱的薄板吸声装置，其特征在于，所述薄板吸声装置为空腔结构，所述薄板吸声装置的一面为阵列排布的穿孔，所述穿孔贯通所述薄板吸声装置的内腔与外界；

2.根据权利要求1所述的应用于高速列车转向架舱的薄板吸声装置，其特征在于，所述薄板吸声装置为长方体空腔结构，穿孔采用圆形开孔、等间距矩阵排列。

3.根据权利要求1所述的应用于高速列车转向架舱的薄板吸声装置，其特征在于，开孔一面的孔半径a＝1mm，板厚t＝6mm，孔间距b＝12.5mm，穿孔率p＝0.023。

4.根据权利要求1所述的应用于高速列车转向架舱的薄板吸声装置，其特征在于，所述薄板吸声装置在转向架舱顶布置，占据舱顶80％以上面积。

5.根据权利要求4所述的应用于高速列车转向架舱的薄板吸声装置，其特征在于，所述薄板吸声装置置于转向架舱顶后，穿孔面朝向舱内。

6.根据权利要求1所述的应用于高速列车转向架舱的薄板吸声装置，其特征在于，所述薄板吸声装置于降低列车转向架区域产生的气动噪声。

技术总结本发明提出一种应用于高速列车转向架舱的薄板吸声装置，薄板吸声装置为长方体的空腔结构，薄板吸声装置的一面为阵列排布的穿孔，穿孔贯通薄板吸声装置的内腔与外界；吸声装置针对舱内共振峰值噪声频率设计。本发明吸声装置应用赫姆霍兹共振器原理，针对特定频率的噪声降噪。置于高速列车转向架舱顶，穿孔面朝向舱内，高速列车转向架区域的气动噪声通过薄板装置得衰减、耗散，流声共振峰值噪声得到了有效降低。技术研发人员：陈羽,李献生,汪志军,赵亚轩,王毅刚,李启良,杨志刚受保护的技术使用者：同济大学技术研发日：技术公布日：2024/8/5