一种流线型穿流式排障器的制作方法

本实用新型涉及高速列车车辆装备技术与气动噪声控制技术领域，具体涉及一种流线型穿流式排障器。

背景技术：

高速铁路以其迅速高效、节能环保与安全舒适等优越性，在世界各国得到迅猛发展。铁路高速化已成为当今世界发展的一个重要趋势。随着列车运行速度的不断提高，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。因此，有效地减少和抑制噪声，是高速铁路设计和建设迫切需要考虑与解决的问题，也是关系到铁路能否发挥高效运能的关键。

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。由于转向架结构复杂，应用成熟度高，各部件设计改变难度较大，其气动噪声降噪目前主要通过在转向架舱外侧安装裙板等措施，但暴露于转向架舱外的车轮部分依然直接受到车体底部来流冲击，诱发产生较大气动噪声。因此针对主要气动噪声源的车头转向架部位，有必要从影响转向架区域流动特性的排障器角度，研究开发气动噪声降噪技术，从而改善铁路沿线环境质量和司机室内噪声水平，推动环境友好型高性能铁道车辆的产业化发展。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了对高速列车运行产生的气动噪声进行控制，提供一种有效降低高速列车车头转向架区域气动噪声的流线型穿流式排障器。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种流线型穿流式排障器，包括排障器本体，所述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进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。

进一步地，所述穿流通道包括左岔穿流通道和右岔穿流通道，所述左岔穿流通道和右岔穿流通道从前端至后端由中间向两侧倾斜设置，前端交叉于穿流口，后端分别与左释流口和右释流口相通，所述左岔穿流通道和右岔穿流通道将由穿流口引入的高速气流分成两路由内而外斜向向下流出。

进一步地，所述左岔穿流通道和右岔穿流通道对称设置于排障器本体纵向中心线两侧。

进一步地，所述迎流面呈弧形。

进一步地，所述迎流面的边缘为倒边设置。

进一步地，所述排障器本体的水平横截面从前端至后端逐渐增大。

本实用新型可通过调整排障器穿流口与释流口口型参数、设置穿流通道数量与设计通道形状参数等途径，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。

本实用新型所提供的流线型穿流式排障器，外形轮廓采用流线型变截面曲线形式过渡，与车头鼻锥底部区域紧密贴合，以满足高速列车车头底部气动性能要求。本实用新型中排障器穿流口，其作用为引导列车高速运行时气流流入穿流通道，实现在排障器内左右岔型穿流通道内分流，并于排障器后端面左右释流口流出，使得经由排障器气流自前往后、由内而外斜向向下流向转向架舱内前轮对左右两轮踏面处。本实用新型的特点是避免高速来流对封闭式排障器前端面的流动冲击，同时由排障器内流道引流至前轮对两侧车轮部位，破坏车轮踏面处流动分离与表面压力脉动的形成，从而抑制排障器本身与转向架前轮对车轮部位气动噪声的产生，有效提高转向架区域气动噪声控制效果。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型提出的流线型穿流式排障器，可以缓和高速列车运行时排障器前端面所受流动冲击，有效控制该部位气动噪声产生。

(2)本实用新型从排障器前端引流、经由排障器内流道流至前轮对两侧车轮部位，通过调整释流口喷口方向，干扰暴露于转向架舱外车轮踏面两侧部位流动分离的生成，抑制其表面压力脉动的形成，从而有效降低该部位气动噪声的产生量。

附图说明

图1为传统排障器的结构示意图；

图2为本实用新型流线型穿流式排障器的结构示意图；

图3为本实用新型流线型穿流式排障器的剖切图；

图4为本实用新型流线型穿流式排障器的前视图；

图5为本实用新型流线型穿流式排障器的后视图；

图6为本实用新型穿透式排障器装配于列车上的侧视图；

图7为本实用新型穿透式排障器装配于列车上的前视图；

图8为本实用新型远场辐射噪声三分之一倍频程测试数据对比图；

图中：排障器本体1、穿流口101、释流口102、左释流口1021、右释流口1022、迎流面103、左岔穿流通道104、右岔穿流通道105、车头2、转向架3、钢轨4。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

图1为传统排障器的结构示意图，不具有降低高速列车车头转向架区域气动噪声的功能。为了对高速列车运行产生的气动噪声进行有效控制，本实用新型提供一种降低高速列车车头转向架区域气动噪声的流线型穿流式排障器，如图2-图5，包括排障器本体1，排障器本体1为扁平板状结构，外形轮廓呈变截面流线型，前端为迎流面103，迎流面103的中心处开有一穿流口101，排障器本体1内部设有穿流通道，排障器本体1的后端面上设置释流口102，穿流口101引导高速气流进入穿流通道并由释流口102流出，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102。本实用新型中排障器穿流口101，其作用为引导列车高速运行时气流流入穿流通道，使高速气流经由排障器自前往后、由内而外斜向向下流向转向架舱内前轮对，避免高速来流对封闭式排障器前端面的流动冲击，同时由排障器内流道引流至轮对两侧车轮部位，破坏车轮踏面两侧流动分离与表面压力脉动的形成，从而抑制排障器本身与转向架前轮对车轮部位气动噪声的产生，有效提高转向架区域气动噪声控制效果。

进一步优选地，穿流通道包括左岔穿流通道104和右岔穿流通道105，左岔穿流通道104和右岔穿流通道105从前端至后端由中间向两侧倾斜设置，前端交叉于穿流口101，后端分别与左释流口1021和右释流口1022相通，左岔穿流通道104和右岔穿流通道105对称设置于排障器本体1纵向中心线两侧，左岔穿流通道104和右岔穿流通道105将由穿流口101流入的高速气流分成两路由内而外斜向向下流出，实现在排障器内左右岔型穿流通道内分流，并于排障器后端面左右释流口流出，使得经由排障器气流自前往后、由内而外斜向向下流向转向架前轮对左右两轮踏面处，由排障器内流道引流至轮对两侧车轮部位，破坏车轮踏面两侧流动分离与表面压力脉动的形成，从而抑制排障器本身与转向架前轮对车轮部位气动噪声的产生。

进一步优选地，迎流面103呈弧形，迎流面103的边缘为倒边设置，排障器本体1的水平横截面从前端至后端逐渐增大，外形轮廓采用流线型变截面曲线形式过渡，与车头鼻锥底部区域紧密贴合，以满足高速列车车头底部气动性能要求。

将该排障器安装于高速列车车头底部，如图6与图7所示，图中标号为车头2、转向架3、钢轨4。该排障器本体1前端迎流面的中心处开有一穿流口，可以缓和高速列车运行时排障器前端面所受流动冲击，有效控制该部位气动噪声产生。列车高速运行时，高速气流从排障器本体1前端引流、经由排障器内穿流通道流至前轮对两车轮部位，通过调整释流口喷口方向，干扰暴露于转向架舱外车轮踏面两侧流动分离的生成，抑制其表面压力脉动形成，从而降低该部位气动噪声的产生量。

本实用新型降噪效果已由声学风洞测试验证。试验模型为1:3安装有转向架的高速列车车头模型，后端连接光滑导流段，以避免车体尾部生成强烈涡脱落。采用本实用新型所述穿流式排障器与传统排障器的模型列车，在风速250km/h下远场辐射噪声三分之一倍频程测试结果比较如图8所示，与传统排障器相比，安装穿流式排障器模型列车的气动噪声声压级在多数频段内较低，在20khz以下频域内总声压级降低0.65db(a)，取得了较好降噪效果。与试验所用比例模型相比，实际在线运行的高速列车，周围流动雷诺数较高，本实用新型缓和排障器端部流动冲击和改善车轮流动分离的效果预计会更佳，由此产生的降噪效果也更为显著。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和使用该实用新型。熟悉本领域的技术人员显然可以比较容易地对这些实施例作出各种修改，并把在此阐明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，立足于本实用新型范畴所进行的修改和改进都应该在本实用新型的保护范围之内。