一种高速列车减小空气阻力和降低车内噪声的仿生外表面结构

文档序号:1854706 发布日期:2021-11-19 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 一种高速列车减小空气阻力和降低车内噪声的仿生外表面结构 (Bionic outer surface structure for reducing air resistance and noise in high-speed train ) 是由 张开升 杜凯林 张一彤 李朝阳 张保成 赵波 王强 于 2021-09-01 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种高速列车减小空气阻力和降低车内噪声的仿生外表面结构,涉及高速铁路交通技术领域,包括高速列车壳体,所述高速列车壳体的侧面和顶部均设置有减阻降噪机构,所述高速列车壳体的内壁上设置有内部降噪机构,所述减阻降噪机构包括连接下表层,所述连接下表层的底部涂设有黏性胶。本发明通过在仿生鸟类羽毛上表层的外壁上设置有仿生鸟类羽毛状结构凸起,该凸起紧密排列在一起,在仿生鸟类羽毛上表层的外壁上形成有序的凸起和凹坑,在高速列车行驶过程中,利用此凸起和凹坑改变列车车厢外壁面的空气流场结构,实现高速列车行进过程的减阻降噪,避免列车行驶过程中车厢内部噪音过大的问题。(The invention discloses a bionic outer surface structure for reducing air resistance and noise in a high-speed train, which relates to the technical field of high-speed railway traffic. According to the invention, the outer wall of the upper surface layer of the bionic bird feather is provided with the bionic bird feather-shaped structure bulges which are closely arranged together, and the outer wall of the upper surface layer of the bionic bird feather is provided with the ordered bulges and pits.)

一种高速列车减小空气阻力和降低车内噪声的仿生外表面 结构

技术领域

本发明涉及一种高速列车外表面结构,涉及高速铁路交通技术领域,具体涉及一种高速列车减小空气阻力和降低车内噪声的仿生外表面结构。

背景技术

高速列车车内噪声性能是高速列车的舒适性指标之一,为了避免高速列车车内噪声影响旅客乘车的舒适性,应在降低空气阻力的同时降低车内噪声,目前关于高速列车减阻降噪的设计还存在很多的不足。针对现有技术存在以下问题:

1、专利CN108859771A提出一种基于多元耦合仿生减阻降噪高速列车受电弓,通过分离受电弓表面的边界层来降低空气阻力和气动噪音,但是无法对列车表面进行大面积减阻;

2、专利CN102689459A提出一种减阻降噪沟槽膜及其制备方法,通过垂直于流向的沟槽形貌单元实现高速列车的减阻,然而无法在列车反向运行时起到减阻作用,甚至会增大阻力和噪声。

发明内容

本发明提供一种高速列车减小空气阻力和降低车内噪声的仿生外表面结构,其中一种目的是为了具备列车表面进行大面积减阻的功能,解决列车行驶过程中车厢内部噪音过大的问题;其中另一种目的是为了解决通过垂直于流向的沟槽形貌单元实现高速列车的减阻在列车反向运行时起到减阻作用的问题,以达到具有双向降噪降阻的效果。

为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:

一种高速列车减小空气阻力和降低车内噪声的仿生外表面结构,包括高速列车壳体,所述高速列车壳体的侧面和顶部均设置有减阻降噪机构,所述高速列车壳体的内壁上设置有内部降噪机构。

所述减阻降噪机构包括连接下表层,所述连接下表层的底部涂设有黏性胶,所述连接下表层通过黏性胶固定连接在高速列车壳体的侧面和顶部,所述连接下表层远离高速列车壳体的一面上粘连有仿生鸟类羽毛上表层,所述仿生鸟类羽毛上表层的下表面设置为自然状态的光滑平面,所述仿生鸟类羽毛上表层的上表面设置有仿生鸟类羽毛状结构凸起,所述仿生鸟类羽毛状结构凸起的结构为前后对称设置。

所述内部降噪机构包括仿生鱼鳞降噪板,所述仿生鱼鳞降噪板的外壁上涂设有胶粘剂,相邻的两个所述仿生鱼鳞降噪板之间固定连接有连接块,所述仿生鱼鳞降噪板通过胶粘剂固定连接在高速列车壳体的内壁上。

本发明技术方案的进一步改进在于:所述仿生鱼鳞降噪板的内壁上活动连接有固定基板,所述固定基板的顶部固定连接有安装块,所述安装块的外壁上涂设有胶粘剂,所述安装块通过胶粘剂固定连接在高速列车壳体的内壁上。

本发明技术方案的进一步改进在于:所述固定基板的内壁上固定连接有吸音板,所述吸音板的内壁上固定连接有HPL板,所述HPL板的内壁上开设有吸音孔。

本发明技术方案的进一步改进在于:所述吸音板的材质设置为玻璃棉,所述吸音板的外壁和内壁上均开设有蜂窝通孔,所述吸音板的内腔中填充有海绵填充物。

本发明技术方案的进一步改进在于:所述仿生鱼鳞降噪板包括木质基板,所述木质基板通过胶粘剂固定连接在高速列车壳体的内壁上,所述木质基板的内壁上固定连接有仿生鱼鳞凸块,所述降噪凸起条纹的内壁上固定连接有降噪凸起条纹。

由于采用了上述技术方案,本发明相对现有技术来说,取得的技术进步是:

1、本发明提供一种高速列车减小空气阻力和降低车内噪声的仿生外表面结构,采用仿生鸟类羽毛上表层和仿生鸟类羽毛状结构凸起的结合,通过在仿生鸟类羽毛上表层的外壁上设置有仿生鸟类羽毛状结构凸起,该凸起紧密排列在一起,在仿生鸟类羽毛上表层的外壁上形成有序的凸起和凹坑,在高速列车行驶过程中,利用此凸起和凹坑改变列车车厢外壁面的空气流场结构,实现高速列车行进过程的减阻降噪,避免列车行驶过程中车厢内部噪音过大的问题。

2、本发明提供一种高速列车减小空气阻力和降低车内噪声的仿生外表面结构,采用仿生鸟类羽毛上表层和仿生鸟类羽毛状结构凸起的结合,利用仿生鸟类羽毛状结构凸起的前后对称性实现整个仿生鸟类羽毛上表层的前后对称,从而在高速列车反向行驶时同样具有良好的减阻和降低车内噪声的效果,解决通过垂直于流向的沟槽形貌单元实现高速列车的减阻在列车反向运行时起到减阻作用的问题,提升本结构的可靠性。

3、本发明提供一种高速列车减小空气阻力和降低车内噪声的仿生外表面结构,采用仿生鱼鳞凸块、降噪凸起条纹、蜂窝通孔和海绵填充物的结合,通过仿生鱼鳞凸块和降噪凸起条纹的设计,使得高速列车壳体的内壁上呈不规则形状,避免高速列车壳体的内壁光滑导致噪音持续传播的问题,实现对高速列车壳体上的噪音进行有效吸收的功能,通过蜂窝通孔和海绵填充物的设计,可对高速列车壳体内腔中的噪音进行吸收,降低噪音在高速列车壳体内腔中的传播效率,提升乘客的舒适度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图;

图2为本发明的减阻降噪机构的结构示意图;

图3为本发明的仿生鸟类羽毛上表层结构的示意图;

图4为本发明的内部降噪机构的分解结构示意图;

图5为本发明的吸音板的部分结构示意图;

图6为本发明的仿生鱼鳞降噪板的部分结构示意图。

图中:1、高速列车壳体;

2、减阻降噪机构;21、连接下表层;22、仿生鸟类羽毛上表层;

3、内部降噪机构;31、仿生鱼鳞降噪板;311、木质基板;312、仿生鱼鳞凸块;313、降噪凸起条纹;32、连接块;33、固定基板;34、安装块;35、吸音板;351、蜂窝通孔;352、海绵填充物;36、HPL板。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明:

实施例1

如图1-6所示,本发明提供了一种高速列车减小空气阻力和降低车内噪声的仿生外表面结构,包括高速列车壳体1,高速列车壳体1的侧面和顶部均设置有减阻降噪机构2,高速列车壳体1的内壁上设置有内部降噪机构3,减阻降噪机构2包括连接下表层21,连接下表层21的底部涂设有黏性胶,连接下表层21通过黏性胶固定连接在高速列车壳体1的侧面和顶部,连接下表层21远离高速列车壳体1的一面上粘连有仿生鸟类羽毛上表层22,仿生鸟类羽毛上表层22的下表面设置为自然状态的光滑平面,仿生鸟类羽毛上表层22的上表面设置有仿生鸟类羽毛状结构凸起,仿生鸟类羽毛状结构凸起的结构为前后对称设置,内部降噪机构3包括仿生鱼鳞降噪板31,仿生鱼鳞降噪板31的外壁上涂设有胶粘剂,胶粘剂采用环氧树脂胶,相邻的两个仿生鱼鳞降噪板31之间固定连接有连接块32,仿生鱼鳞降噪板31通过胶粘剂固定连接在高速列车壳体1的内壁上,通过在仿生鸟类羽毛上表层22的外壁上设置有仿生鸟类羽毛状结构凸起,该凸起紧密排列在一起,在仿生鸟类羽毛上表层22的外壁上形成有序的凸起和凹坑,在高速列车行驶过程中,利用此凸起和凹坑改变列车车厢外壁面的空气流场结构,实现高速列车行进过程的减阻降噪,解决通过分离受电弓表面的边界层来降低空气阻力和气动噪音时无法对列车表面进行大面积减阻的问题,采用仿生鸟类羽毛上表层22和仿生鸟类羽毛状结构凸起的结合,利用仿生鸟类羽毛状结构凸起的前后对称性实现整个仿生鸟类羽毛上表层22的前后对称,从而在高速列车反向行驶时同样具有良好的减阻和降低车内噪声的效果,解决通过垂直于流向的沟槽形貌单元实现高速列车的减阻在列车反向运行时起到减阻作用的问题,在实际应用的过程中,可将仿生鸟类羽毛上表层22替换为形状为仿生鱼鳞、鲨鱼盾鳞等生物的表面结构,或者采用其它人工设计的非光滑表面结构,这些结构也可通过改变车厢外表面附近的空气流场实现减小空气阻力和降低车内噪声的目的,以此提升本结构的适用性,又或在实际生产中,可将高速列车壳体1的外壁直接加工成上述仿生鱼鳞、鲨鱼盾鳞等表面非光滑的结构,避免采用粘贴方式导致其耐久度效果较差的问题。

实施例2

如图1-6所示,在实施例1的基础上,本发明提供一种技术方案:优选的,仿生鱼鳞降噪板31的内壁上活动连接有固定基板33,固定基板33的顶部固定连接有安装块34,安装块34的外壁上涂设有胶粘剂,安装块34通过胶粘剂固定连接在高速列车壳体1的内壁上,固定基板33的内壁上固定连接有吸音板35,吸音板35的内壁上固定连接有HPL板36,HPL板36的内壁上开设有吸音孔,通过吸音孔,便于高速列车壳体1的内腔中的噪音通过其进入至吸音板35的内腔中,以便于内部降噪功能的实现,通过设有胶粘剂,便于使用者对内部降噪机构3整体进行安装,通过HPL板36的设计,提升高速列车壳体1内壁的耐磨性。

实施例3

如图1-6所示,在实施例1的基础上,本发明提供一种技术方案:优选的,吸音板35的材质设置为玻璃棉,吸音板35的外壁和内壁上均开设有蜂窝通孔351,吸音板35的内腔中填充有海绵填充物352,仿生鱼鳞降噪板31包括木质基板311,木质基板311通过胶粘剂固定连接在高速列车壳体1的内壁上,木质基板311的内壁上固定连接有仿生鱼鳞凸块312,降噪凸起条纹313的内壁上固定连接有降噪凸起条纹313,通过仿生鱼鳞凸块312和降噪凸起条纹313的设计,使得高速列车壳体1的内壁上呈不规则形状,避免高速列车壳体1的内壁光滑导致噪音持续传播的问题,实现对高速列车壳体1上的噪音进行有效吸收的功能,通过蜂窝通孔351和海绵填充物352的设计,通过吸音孔的噪音会通过蜂窝通孔351进入至吸音板35的内腔中,通过海绵填充物352自生的吸音特性,来对高速列车壳体1内腔中的噪音进行吸收,实现对高速列车壳体1内部进行降噪的功能,提升乘客的乘坐体验。

下面具体说一下该高速列车减小空气阻力和降低车内噪声的仿生外表面结构的工作原理。

如图1-6所示,在使用前,对高速列车壳体1的外壁进行清洁烘干,然后将连接下表层21通过黏性胶安装在高速列车壳体1侧面和顶部的光滑的外表面上,即可通过仿生鸟类羽毛状结构凸起实现减阻降噪的功能,通过仿生鱼鳞凸块312和降噪凸起条纹313的设计,避免高速列车壳体1的内壁光滑导致噪音持续传播的问题,通过蜂窝通孔351和海绵填充物352的配合,对高速列车壳体1内腔中产生的噪音进行吸收。

上文一般性的对本发明做了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之做一些修改或改进,这对于技术领域的一般技术人员是显而易见的。因此,在不脱离本发明思想精神的修改或改进,均在本发明的保护范围之内。

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