高速列车进入隧道产生的微压波及其控制研究 毕业论文(声学专业).doc

本 科 毕 业 论 文 院 系 电子科学与工程系题 目 高速列车进入隧道产生的微压波及其控制研究年 级 专 业 声学班 号 学 号 学生姓名 指导教师 职 称 论文提交日期 摘要 声可达140~150dB甚至更高的声压级，对周边环境造成严重危害，这种低频脉冲波被称为“微气压波”本文，对高速列车在隧道内产生的进行计算，根据理论结果作了数值模拟。在此基础上，提出有源控制方法，并 Abstract When the compression wave induced by a high-speed train entering a tunnel propagates to the tunnel exit, a low-frequency pulse wave is radiated. The sound level of explosions of this pulse, which causes serious damages to the surrounding environment, is up to 140 ~ 150 dB even higher. This low-frequency pulse is called micro-wave pressure. Based on acoustic equation and the undisturbed boundary assumption, the compression wave generated by a high-speed train entering a tunnel is calculated in this paper. Numerical simulation is then made according to theoretical results. The contrasts with those results in the literature show a good agreement. On the basis of the conclusion梩heo micro-wave is proportional to the pressure gradient of the compression wave, two active control methods are proposed. The theoretical analysis and numerical simulation are made according to the indirect control method and the results show the feasibility and efficiency. For direct control method, the key points of the method and the general implementation program are put forward. Finally, the experiments of the generation, observation and active control of the micro-pressure waves are designed. 目录 摘要 i Abstract ii 第一章 引言 1 1.1微压波的产生 1 1.2现有理论和研究单位概述 1 1.3现有控制方法概述 3 1.4本文工作内容 4 第二章 理论推导和数值模拟 6 2.1初级声场的计算 6 2.2数值模拟 10 2.3讨论 11 第三章 微压波有源控制 12 3.1有源控制的引入 12 3.2数值模拟 13 3.3实验设计 14 第四章 结束语 17 参考文献 18 致谢 20 第一章 引言 1.1微压波的产生 当高速列车通过隧道时，列车与隧道内的空气之间发生强烈的相互作用，诱发一系列空气动力学效应，较突出的就是洞内列车行车阻力增大、在隧道内部形成很大的瞬变压力，这种压力变化以压缩波的形式接近声速在隧道内传播，当压缩波传播到隧道出口时，大部分能量以膨胀波的形式向隧道内反射回去，造成隧道内压力波动，影响乘车舒适度；同时也向外辐射出一低频脉冲波，这种脉冲波产生的爆炸声可达140~150dB甚至更高的声压级 [1]，对周边环境造成严重危害，这种低频脉冲波被称为“微气压波”，其产生示意图见图1.1.1 [2]。 图1.1.1 隧道出口微气压波产生示意图 1.2现有理论和研究单位概述 由1.1节微气压