基于VA One的单轨列车车内噪声预测与控制

引言

随着经济的不断发展和进步,轨道列车以其方便、准时、快捷、低污染、低能耗等诸多优势,成为许多城市的主要交通工具,组成了城市交通发展的重要部分。跨座式单轨列车以其爬坡能力强、转弯半径小、占地少、造价低、快速便捷、利于环境保护等特点,获得了人们的青睐。随着城市轨道列车的大量应用,其噪声问题受到人们越来越多的关注,同时也是影响其市场竞争力的关键指标。

1计算模型的建立及仿真计算分析

1.1SEA模型的建立

利用相关的前处理软件对整车模型进行合理的前处理,然后将其导入到统计能量法软件VA One中,根据统计能量分析模型的基本假设和建模原则,同时考虑车辆的对称性以及仿真的计算量,建立统计能量分析法(SEA）模型。

在建立整车SEA模型的过程中,首先需要进行合理的子系统划分。在VA One软件中建立整车的模型时,利用模态相似群法将整车模型进行简化[4]。整车车体结构用平板和单曲面板子系统进行模拟,车体铝型材采用等效隔声处理的方式,包括顶板、侧墙以及地板。车内外声场环境利用三维声腔子系统进行模拟,同时外部声腔子系统连接半无限流体,模拟无反射的外部声场环境。

1.2整车SEA模型隔声性能参数以及噪声激励的加载

单轨列车在运行过程中,最主要的噪声源有动力总成部分(包括电机和制动盘等）、空调机组等。根据单轨列车的实际受载情况,本文在建立整车车内噪声预测模型的过程中,加载的载荷主要有:动力总成区域的噪声激励以及顶板上方空调机组的噪声激励。加载方式都是利用理想噪声源加载在车体底部和车体顶部相应位置的声腔上。

1.3计算结果及主要贡献噪声源分析

以上模型为整车不添加任何声学包的情况,添加激励载荷后计算车内司机室和乘客室的声压级,由于加载的是理想噪声源,计算结果只从横向上对测试结果做相关的对比和指导。司机室处声压级相对于乘客室的声压级较高。

为了找出车内噪声直接提供能量输入的子系统以及相关子系统对目标观测处噪声的贡献情况,在添加声学材料之前,对目标观测处声腔子系统的声功率贡献进行计算分析,以找出主要噪声传递路径,从而有针对性地对目标观测处进行降噪处理。

图1给出了头车乘客室声腔子系统的主要能量输入柱状图,从图中可以看出,该声腔子系统的主要能量来源于相邻底部声腔子系统和前面的声腔子系统,再分别对这两个声腔子系统进行能量输入分析。

图2给出了其相邻底部声腔子系统的主要能量输入柱状图,从图中可以看出,该声腔子系统的主要能量来源于动力总成处声腔子系统。

综上分析可知,司机室和乘客室目标观测位置处的主要噪声来源以及主要噪声传递路径为:动力总成部分的噪声通过空气引起相邻结构件振动,传递到司机和乘客的耳旁。

2整车车内噪声控制

通过以上分析,我们知道车内主要噪声来源于动力总成部分,并了解了噪声的主要传递路径。因此,针对动力总成部分我们加载相应的密封隔声罩:针对噪声传播路径,在车体结构上加载吸隔声材料和阻尼材料等声学包来进行降噪处理。再次对加载声学包后的模型进行分析计算,结果如图3、图4所示。

从图中计算结果可以看出,在声源以及噪声传递路径上加载相应的声学包后,车内噪声水平得到了很好的控制。

3结语

本文利用统计能量法,基于VA0ne软件建立单轨列车整车车内噪声预测SEA模型,并对车内噪声进行了模拟计算分析,获得了目标观测位置处声压级以及车内噪声的功率输入贡献,得到了车内噪声传递路径,然后有针对性地在噪声源及传递路径上加载合理的声学包对噪声加以控制。本文的研究方法可以为单轨列车初期声学包设计的选材、声学包位置的确定以及车内具体位置的降噪处理提供一定的指导。