西南交通大学毕海权教授团队最新POF！

繁星 力学说 2025年11月22日 08:50 河南

前言

高速铁路隧道出口微气压波噪声不仅影响沿线周围居民生活环境还是制约高速列车进一步提速的关键瓶颈问题之一。西南交通大学毕海权教授团队采用大涡模拟结合声学有限元方法研究了隧道出口微气压波噪声的声源特性和传播规律。结果表明，隧道出口微气压波噪声中偶极子噪声占据主导地位，四极子噪声可以忽略。隧道出口不同壁面对微气压波噪声均有一定贡献，其中隧道内壁面对偶极子声源的贡献最大。微气压波噪声中偶极子噪声以半椭球面波的形式向外辐射，其能量主要集中在20 Hz频率以下，其中峰值频率为4 Hz。此外，研究进一步发现偶极子噪声沿隧道出口方向的衰减与爆炸冲击波的衰减类似，均满足指数衰减规律。最后结合人耳听阈曲线判定，当列车运行速度超过320 km/h时，人耳能清晰的听到隧道出口的音爆响声。研究结果可为隧道出口微气压波噪声减缓措施的

制定提供新的思路和参考。

研究成果以“Numerical studies on the radiation of micro-pressure wave noise at the tunnel exits”为题发表于流体力学领域顶级期刊Physics of Fluids。

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文章小结

本文通过大涡模拟结合声学有限元方法，数值研究了隧道出口微气压波噪声的声源特性和传播规律。结果表面，当列车速度为160 km/h时，隧道出口微压波噪声中偶极子噪声占据主导地位，四极子噪声可忽略不计。从偶极子声源的贡献上来看，隧道内壁面是主要的偶极子声源，隧道地面和立面是次要的偶极子声源。

声源计算结果显示，偶极子声源的能量主要集中在20 Hz以下频率，峰值频率为4 Hz。当频率低于20 Hz时，偶极子声源声压级分布呈现出规律性的分层，当频率高于50 Hz时，偶极子声源出现明显的散射现象。随着频率增加，表面偶极子声源声压级逐渐减小，当频率为2 Hz时最大声压级为154.61 dB，20 Hz时最大声压级为79.74 dB，降幅为48.43%，频率200 Hz时最大声压级仅为43.53 dB，降幅为71.85%。

噪声传播结果显示，偶极子噪声以近似半椭球体的形状向隧道出口外辐射能量，其噪声辐射表现出典型的偶极子图案，且偶极子噪声沿隧道出口方向(x方向)的衰减曲线满足指数衰减，与爆炸冲击波具有相似的衰减规律。

基于微气压波噪声声源特性和传播规律发现，当列车速度为160 km/h时，标准测点处（20 m和50 m）的噪声总声压级分别为113.94 dB和99.32 dB。噪声的能量主要集中在次声频段，20 Hz以上频率声压级基本都在40 dB以下，极易被周围环境噪声淹没。当列车速度超过320 km/h时，人耳能明显的听到隧道出口的音爆响声。

这些研究结果对隧道出口微气压波噪声有了明确的认识，为制定微气压波噪声减缓措施提供了新的思路。