专利名称：带Koch雪花状微坑表面织构的高速列车车厢外表面的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高速列车车厢外表面，尤 其是涉及一种带Koch雪花状微坑表面织构的高速列车车厢外表面。
背景技术：
随着科学技术的进步和国民经济的发展，我国高速铁路的建设已成为新的经济增长点，但是随着高速铁路速度的不断提升，噪声污染问题日益突出。当噪声传递到铁路客车车内，会使乘客的乘车舒适度大为降低，而传递到铁路客车外，会使铁路沿线两侧需对噪声有限制要求的区域如医院、学校、住宅区等深受其害。高速列车的噪声源主要有轮轨噪声、集电系统噪声、空气动力噪声、建筑物激励噪声以及其他机械噪声。高速铁路列车运行时产生的总噪声级，主要有以上几种噪声叠加而成，在不同的列车运行速度和不同的减振降噪措施条件下，上述几项的影响程度是不一样的。一般列车速度在240km/h以下时，轮轨噪声对沿线环境的影响较大；列车速度在240 km/h以上时,空气动力噪声和集电系统噪声增大，与轮轨噪声共同成为主要噪声源。空气摩擦噪声源主要与车体结构本身有关。在车辆高速运行时，受电弓的特殊结构、车头形状的不同、车体表面的凹凸不平(侧窗、侧门、 百叶窗、车体连接部等形成)等均产生空气摩擦噪声。
雪花在空气中降落的过程中，一方面空气中的水分子结晶到雪花上；另一方面，雪花与空气摩擦，使得摩擦阻力大的部位材料溶化。最后落到地面的雪花形状是与空气摩擦阻力最小的。雪花一般为分形结构，用其仿生设计高速列车车厢表面织构，必然能减小车厢表面的空气摩擦噪声。发明内容
本发明的目的在于提供一种带Koch雪花状微坑表面织构的高速列车车厢外表面，设计的Koch雪花状微坑能有效降低车体表面的空气动力噪声，减少高速列车高速运行时带来的噪声危害。
本发明采用的技术方案是本发明在高速列车车厢外表面设有均匀排列的微坑织构；所述微坑织构在车厢外表面的形状为Koch雪花状。
所述Koch雪花状的微坑织构沿车厢长度方向多条平行等距排列；或沿车厢长度方向多条平行并且相邻两条等距错位排列。
所述Koch雪花状的起始三角形为一个等边三角形，通过将三角形的每个边三等分，以每边中间的一段为底边生成新的等边三角形，新的等边三角形方向朝外，再去掉新生成的等边三角形的底边，形成一阶Koch雪花；再重复上述步骤两次，形成三阶Koch雪花，即为所述的Koch雪花。
本发明具有的有益效果是本发明与光滑高速列车车厢外表面相比，在高速列车车厢外表面布置了 Koch雪花状微坑表面织构后，可以降低高速列车高速运行时产生的噪声。
图I是Koch雪花的生成过程图。
图2是车厢外表面Koch雪花状微坑多条平行并且等距排列简图。
图3是车厢外表面Koch雪花状微坑多条平行并且相邻两条等距错位排列简图。
图4是车厢外表面Koch雪花状微坑沿垂直车厢表面方向的局部剖视图。
图中'I一生成Koch雪花的起始等边三角形的边长。
i/一Koch雪花的分形维数。A—Koch雪花状微坑的深度。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
在高速列车车厢外表面设有均匀排列的微坑织构；所述微坑织构在车厢外表面的形状为Koch雪花状。
如图2所示，所述Koch雪花状的微坑织构沿车厢长度方向多条平行等距排列；如图3所示，沿车厢长度方向多条平行并且相邻两条等距错位排列。
如图I所示，所述Koch雪花状的起始三角形为一个等边三角形，通过将三角形的每个边三等分，以每边中间的一段为底边生成新的等边三角形，新的等边三角形方向朝外， 再去掉新生成的等边三角形的底边，形成一阶Koch雪花；再重复上述步骤两次，形成三阶 Koch雪花，即为所述的Koch雪花。理论上讲，Koch雪花可以为无限阶，但是阶数太高会导致加工复杂，成本增加，并且也没有必要。
所述Koch雪花为一种分形结构,其分形维数 /=1. 2618。生成Koch雪花的起始等边三角形的边长7范围为10 50。如图I中，生成Koch雪花的起始三角形的边长 7=35 声。
所述Koch雪花状微坑的深边比为O. Γ0. 8。如图I和图3中，Koch雪花状微坑的深度A与生成Koch雪花状微坑的起始等边三角形边长/的深边比Λ//=0. 4。
对于上述微米级的微坑表面织构，可以通过激光加工等特殊加工方法制备。
本发明的工作原理是结合空气动力学与仿生学的基本原理，通过在车厢表面加工一层Koch雪花状的表面织构，使列车高速运行时在车体表面形成涡流，减小了空气与列车表面的直接摩擦阻力，从而使高速列车外表面产生的空气摩擦噪声明显降低。
上述具体实施方式
用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种带Koch雪花状微坑表面织构的高速列车车厢外表面，在高速列车车厢外表面设有均匀排列的微坑织构；其特征在于所述微坑织构在车厢外表面的形状为Koch雪花状。
2.根据权利要求I所述的一种带Koch雪花状微坑表面织构的高速列车车厢外表面，其特征在于所述Koch雪花状的微坑织构沿车厢长度方向多条平行等距排列；或沿车厢长度方向多条平行并且相邻两条等距错位排列。
3.根据权利要求I所述的一种带Koch雪花状微坑表面织构的高速列车车厢外表面，其特征在于所述Koch雪花状的起始三角形为一个等边三角形，通过将三角形的每个边三等分，以每边中间的一段为底边生成新的等边三角形，新的等边三角形方向朝外，再去掉新生成的等边三角形的底边，形成一阶Koch雪花；再重复上述步骤两次，形成三阶Koch雪花，即为所述的Koch雪花。
全文摘要
本发明公开了一种带Koch雪花状微坑表面织构的高速列车车厢外表面。在高速列车车厢外表面设有均匀排列的微坑织构；所述微坑织构在车厢外表面的形状为Koch雪花状。所述Koch雪花状的微坑织构沿车厢长度方向多条平行等距排列；或沿车厢长度方向多条平行并且相邻两条等距错位排列。本发明通过在车厢表面加工一层Koch雪花状的表面织构，使列车高速运行时在车体表面形成涡流，减小了空气与列车表面的直接摩擦阻力，从而使高速列车外表面产生的空气摩擦噪声降低。
文档编号B61D17/00GK102910183SQ201210426559
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者陈仕洪, 程超, 余谱, 曹迪, 汪久根 申请人:浙江大学