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车内噪声水平是影响高速列车乘坐舒适性的关键因素,按列车状态来分,可分为运行噪声和静置噪声。目前有关轨道列车车内噪声的研究几乎都关注于运行噪声,但从噪声评价和现场情况来看,静置噪声也是关键指标。并且在实际中,发现了地铁空调噪声超标、高铁空调噪声凸显的情况。空调噪声,包括空调机组噪声和管道噪声,受电器设备制造水平限制,空调噪声控制往往更多地依赖于优化风道传递损失,即管道声学。而对于高速列车中的空调风道,由于其体积较大、体型较长等因素,传统有限元法、边界元法等会受到限制,因此本文基于传递矩阵法(Transfer Matrix Method,TMM),以高速列车空调风道系统为研究对象,对其进行声学特性分析,进而开展相应的优化设计,主要研究如下:(1)基于TMM推导直管单元和矩形扩张渐变截面消声单元的传递矩阵,其中包括一维平面波法和三维解析法(模态展开法和模态匹配法)的矩阵推导,以此为基础推导当矩形扩张渐变截面风道内四周贴附吸声材料和仅在变截面一侧贴附吸声材料时的传递矩阵。(2)针对带有挡板的膨胀腔风道结构,利用一维平面波法计算其低频的传递损失,并探讨了抗性和阻性因素对声学特性的影响。从抗性角度分析,包括挡板旋转角度、长度、宽度及位置对传递损失的影响;从阻性角度分析,对相同风道结构内的内衬吸声材料的种类、厚度等分析,讨论对传递损失的影响。研究结果表明:在挡板长度等于风道宽度、挡板宽度为0.06m、旋转角度为80°时,有最大的传递损失和较大的声面比;风道挡板沿轴向方向的位置变化会影响其低频波峰波谷的频率变化,而沿径向方向的位置变化则会影响其传递损失的大小。(3)基于三维解析法,对高速列车空调系统内的整段风道建立传递矩阵模型并进行声学计算分析与优化方案设计,分别从抗性、阻性的角度来分析对声学性能的影响,其中包括吸声包旋转角度、长度、宽度及位置,以及吸声材料的种类和厚度。研究结果表明,从声场和流场的角度综合考虑,大小吸声包均存在的优化方案最大能提高传递损失18.0dB,仅存在大吸声包的优化方案最大能提高传递损失16.4dB,仅存在小吸声包的优化方案最大能提高传递损失2.5dB,综合优化方案最大能提高传递损失29.4dB。相关研究结果可为高速列车空调风道系统的声学设计提供参考。