牵引电机整机气动噪声特性的数值模拟研究

摘要

一般牵引电机噪声由冷却风扇噪声、电磁振动噪声和机械噪声组成,其中冷却风扇引起的气动噪声是重要构成部分。建立牵引电机整机计算流体动力学(CFD)计算模型,利用DES-SST湍流模型计算牵引电机内流场,通过回转面、子午面上流线和旋涡强度分布发现风扇流道内流动分离现象十分显著,风扇进风口及叶尖处存在高强度的旋涡运动。建立牵引电机整机气动噪声有限元计算模型,以非定常流场计算结果为声源预测牵引电机辐射噪声。计算结果表明,噪声监测点上仿真计算值与试验值的总声压级最小相差0.1 dB(A),多点平均声压级相差1.8 dB(A),计算结果较准确。牵引电机气动噪声由离散噪声和宽频噪声组成,其中离散噪声的最高峰值来自于冷却风扇的偶极子噪声,且风扇叶片不等间距排列导致叶片通过频率的基频由369 Hz偏移至221 Hz。同时该频率下噪声的辐射指向性呈现典型的偶极子特征,并主要从牵引电机进出风口向外传播。试验结果可为牵引电机降噪优化工作提供参考。