[发明专利]一种底部后端设置凹坑的排障器及其应用

说明书

本发明涉及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。与现有技术相比，本发明可有效降低高速列车排障器和转向架区域气动噪声的产生。

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，具体涉及一种底部后端设置凹坑的排障器及其应用。

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，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。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。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司机室内噪声水平，是高速列车车辆设计和生产需要考虑与解决的关键问题。

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底部后端设置凹坑的排障器及其应用。

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，以起到较好的流动阻滞作用。

本发明凹坑的作用为干扰车头排障器后缘与转向架舱前缘大尺度旋涡形成与脱落，降低排障器尾端湍涡强度、输运速度及其展向相干性，抑制不稳定扰动波的形成和干涉，从而降低气动噪声的产生。

进一步地，所述凹坑呈长条形，多排长条形的凹坑间隔平行布置于排障器底部，并靠近排障器后缘的后端设置，长条形的凹坑的长度方向与气流方向相垂直，凹坑通过开槽方式设置在排障器本体上。

进一步地，所述均布排列的凹坑间距为50mm-200mm。

进一步地，所述凹坑长度为1500mm-2000mm。

进一步地，所述凹坑宽度为60mm-180mm。

进一步地，所述凹坑深度为20mm-70mm。

进一步地，所述凹坑采用合金或工程塑料等材料制成。

本发明于排障器本体底部后端设置凹坑，通过改变凹坑间距、凹坑长度、宽度与深度等参数，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。

一种底部后端设置凹坑的排障器的应用，该排障器应用于高速列车，与车头鼻锥底部区域紧密贴合，用于降低排障器和转向架区域产生的气动噪声。

本发明所提供的底部后端设置凹坑的排障器结构，其外形轮廓采用流线型变截面曲线形式过渡，将车头底部来流导向排障器两侧，底部后端设置凹坑，使得凹坑内低速回旋气流与凹坑外高速气流产生气-气接触形成的“涡垫效应”，可以减弱排障器壁面附近流体剪切作用，抑制排障器后缘与转向架舱前缘剪切层发展、流动分离和循环反馈效应，干扰该区域大尺度湍涡形成与脱落，降低湍流空间区域尺度、输运速度和湍流强度，缓和排障器后缘尾迹与转向架舱内几何体结构的流动冲击和流体相互作用，减弱排障器后缘与转向架舱前缘几何体固壁表面压力脉动形成，从而抑制排障器本身与转向架舱内结构部件气动噪声的产生，有效提高转向架区域气动噪声控制效果。