基于流场恶化理论和声学类比理论建立了一套声学优化设计方法,并应用于高速列车排障器的声学优化设计中。结果表明,头尾车流线体是最重要的声源,分别占总声能的23.7%和33.7%。与尾车流线型部位相比,头车流线型部位声源能量更偏向高频。车体A计权辐射噪声呈现宽频带噪声(主要在1~4 kHz范围内)和峰值特征(尤其在2 kHz)。在四种方案中,最大伸缩长度的排障器能缓和2 k Hz的强峰值效应,降低总声能,并表现出最佳的声辐射性能。通过风洞试验验证了数值计算模型的正确性。

机车运行过程中,排障器能有效地清除轨道上的障碍物,同时由于受到气动阻力作用,排障器对机车的气动性能有一定影响。采用求解三维、不可压、定常N-S方程的数值计算方法分别对安装不同外形排障器的机车运行时气动性能进行模拟,并针对模拟结果提出外形结构优化方案。结果表明:在机车运行时,不同外形排障器迎风面受到的气动阻力均较大,占机车气动总阻力的26.09%~31.82%;通过对排障器的迎风端面进行开孔处理,可以有效地减少排障器受到的气动阻力,阻力系数减少2%~10%;在同等的开孔面积下,开孔方向对减阻效果有一定影响,横向开孔方案比竖向开孔方案减阻效果更佳。

针对某动车组排障器的结构特点及材料的力学性能，建立排障器三维有限元分析模型，定义接触关系，考虑摩擦系数，进行预紧力及纵向压缩工况的接触非线性强度计算，给出了排障器的应力分布，计算得出各部件及焊缝安全系数均大于1．2，并进行试验验证，将仿真结果与试验数据进行对比分析，发现应力较大点发生在纵向螺栓连接件附近的焊缝处，其它部位焊缝应力值不大，两者整体的的变化趋势基本一直，误差范围在10％以内，表明计算建模的可靠性，为今后模型的优化改进方案提供参考依据。