针对某地铁车辆辅助变流器噪声超标问题,提出辅助变流器气动噪声源和传播过程的数值仿真方法,分析辅助变流器气动噪声特性,在此基础上有针对性地提出增加整流网、叶片数、共振腔等优化方案。通过对比发现:增加整流网后,出口测点总声压级降低2.5 d B(A);将原叶片数由6片增加至7片后,出口测点总声压级降低1.5 d B(A);增加共振腔后,出口测点总声压级降低0.5 d B(A);采用综合优化措施后,整个频段声压级均不同程度降低,出口测点总声压级降低7.1 d B(A),降噪效果显著,所提出的优化措施可为低噪声的变流器设计与开发提供参考。

为了研究钢板-混凝土组合加固梁(SPSS)的抗弯性能,利用ABAQUS有限元软件分别对传统钢筋混凝土(RC)梁和不同型式的钢板-混凝土组合加固梁进行非线性数值模拟,对比分析了梁的荷载-位移曲线、破坏状态、承载能力以及刚度退化曲线。结果表明:钢侧板可以有效分担梁所受剪力,延缓钢筋的屈服及混凝土斜裂缝的开展;采用U型钢板和增厚混凝土层的组合加固方式对梁承载能力的提升最为显著;钢板-混凝土组合加固方法可有效提升梁的初始刚度,延缓其刚度退化速率,提升塑性变形能力。

为降低电机气动噪声,针对轨道车辆风冷型永磁同步牵引电机开展噪声测试,对比分析等距叶轮和不等距叶轮的电机总噪声水平与频谱特性。研究结果表明2000 r/min以上永磁电机的气动噪声起决定作用,1600 r/min以下是电磁噪声占主导;等距叶轮噪声频谱主要由1倍和2倍叶片通过频率、48阶、56阶、104阶和开关频率及倍频附近的调制成分构成;不等距叶轮方案具有频散降噪效果,在1倍和2倍叶片通过频率周围衍生出新的间隔为2倍转频的新激励频率。通过不等距叶轮的测试及对比分析,可为永磁电机的噪声性能提升提供指导。

针对某城轨车辆永磁电机噪声过大,存在明显的电磁啸叫问题,在半消室中开展了永磁电机在通电加速和断电减速工况下的振动噪声测试,分析不同测试条件和转速以及电机法兰对噪声的影响,探讨永磁电机噪声与振动的关系。研究结果表明永磁电机通电加速过程产生电磁噪声,0~900 r/min的电磁噪声较小;900~1200 r/min的电磁噪声急剧增大,主要噪声中心频率为4000 Hz;1200~3000 r/min的电磁噪声先降低后稳定;2000 r/min以上的电磁噪声不再突出,主要以气动噪声为主。永磁电机断电减速过程以气动噪声为主,噪声大小随转速逐渐降低,主要噪声中心频率为1250 Hz;电机存在因装配误差产生的1阶振动。振动噪声测试及特性分析可为永磁电机的噪声水平提升提供指导。

针对某动车组牵引变流器离心风机在使用过程中出现的叶片断裂问题,首先利用Star CCM+软件生成网格,再采用标准k-ε模型和移动参考坐标系对离心风机进行稳态流场仿真,得到离心风机叶片的压力分布、流线分布和气动力,然后利用有限元软件分析不平衡配重、冲击和振动等因素对叶片受力的影响以及模态振型,并提出优化改进方案。研究结果表明,叶片所受的离心力远大于气动力和冲击振动力,原有叶片强度不足,应力集中,交变的离心力会导致叶片的疲劳破坏,是叶片断裂的根本原因;增加叶片厚度和应力槽的结构改进方案可以显著降低应力水平,而且第1阶固有频率高于离心风机的旋转频率,不会引起共振,可以满足现场的应用条件。叶片的受力仿真分析可为离心风机的可靠应用提供指导。

为减小动车组车载设备的气动阻力,针对受电弓检测装置左右设备分别建立单体和3节车编组的数值计算模型。基于空气动力学的数值计算方法,将列车明线运行工况归结为定常不可压缩黏性流体流动问题。利用结构化网格划分软件对计算区域进行离散化并验证网格无关性,再采用标准k-ε湍流模型预测受电弓检测装置周围流场,对比分析不同列车速度、运行方向和安装位置等条件下的气动力特性。提出受电弓检测装置的外形优化方案。研究结果表明受电弓检测装置单体的迎风面为正压,边线及背风面为负压,增大边线的倒圆角半径和调整平切面是优化左右设备外形流线型的途径;3节车编组的车顶设备之间流场存在相互影响,与单体模型的仿真结果相比,压力值有4%左右的差别;列车速度350 km/h时受电弓检测装置左右设备的阻力之和为600~700 N,阻力系数范围为0.45~0.6...

为了解决地铁车辆辅助变流器噪声超标1.5 dB(A)的问题,基于数值模拟和噪声测试相结合的方法,对辅助变流器的气动噪声特性进行了分析.首先通过大涡模拟计算辅助变流器的气动噪声源,然后基于声类比法计算气动噪声源在流道和外部空间的声传播,最后分析风机与流道的涡流和噪声分布云图,对比各测点声压级频谱仿真和试验结果的变化趋势.研究结果表明:在距离出风口0.4 m处仿真和试验的峰值频率均为290 Hz,量值仅相差5%,说明仿真方法正确可行;风机进口速度不均匀度过大、风机叶片涡流过多是导致风机噪声过大的原因;通过在风机进口增加方形整流网,改善了风机进口速度不均匀度,减少了风机叶片涡流,实现相同测点总声压级降低2.5 dB(A).

采用有限元法对齿轮泵泵体的结构和受力进行分析，以Solidworks软件为平台，建立了齿轮泵三维模型。利用Solidworks中运动学分析插件COSMOSMotion对齿轮泵进行了运动学仿真和分析；利用集成的COSMOSXpress这一有限元分析插件实现在实体造型之后的应力分析；利用插件COSMOSFloXpress对齿轮泵中液体的流动状态进行分析，从而提高了齿轮泵的设计效率。