풍동을 이용한 고속열차의 차간 공간에 의해 발생하는 공력 소음 특성 분석

Abstract

고속열차의 실내 소음에 크게 영향을 미치는 공력 소음의 측정을 위해 표면압력(blocked pressure)의 측정을 수행하여 차간 공간이 공력 소음 발생에 미치는 영향을 실차 실험과 풍동(wind tunnel) 실험을 통하여 알아보았다. 본 연구에서는 고속열차의 공력 소음을 측정하고 그 특성을 분석하기 위하여 운행 중인 고속열차의 내부 및 외부 음압을 측정하였고, 풍동을 이용한 차간 공간의 실제 모델을 제작하여 머드플랩(mud flap)의 영향에 따른 음압레벨을 측정 및 분석하였다. 특히, 머드플랩의 디자인 변수가 차체의 표면에 가해지는 표면 압력에 미치는 영향에 대해 측정하였다. 고속열차의 차간 공간에 설치한 머드플랩의 간격 변경에 따른 소음 특성 변화와 머드플랩의 형상과 높이 변경에 따른 소음 특성 변화를 측정하여 비교 분석하였다. 고속열차의 차체 및 창문을 대상으로 실험적 모드 해석을 수행함으로써 가진 크기 및 주파수 특성을 측정하였으며, 소음 전달 경로를 파악하고 구조물의 진동 특성과 표면압력 발생 특성 사이의 상관 관계를 분석하였다. 또한 표면 압력파가 열차를 따라 전달되는 속도를 측정하고 파동수를 분석하였다. 이러한 특성 등은 구조체의 가진 특성을 예측하는데 필수적인 정보들이다. 실차 실험과 풍동 실험을 통한 결과를 분석하여 고속열차의 공력 소음 특성과 소음 발생 메커니즘을 파악하고 표면압력을 저감시킬 수 있는 방안을 모색하였다. 다양한 실험과 해석을 통해 얻어진 데이터들을 활용하여 향후 수치모델의 검증 및 소음 저감 방안 제안 등을 할 수 있다.; Experiments were performed in order to investigate the effects of mud flap length and shape on the aeroacoustic noise generation inside high-speed trains. The open-circuit type wind tunnel was used and the measurement setup was custum-built to simulate intercoach spacing. From the cavity of the intercoach spacing the flow turbulence increased significantly. Measurements of blocked pressure were performed using small-diameter microphone arrays. From the measurements, the characteristics of the turbulent flow after the intercoach spacing and consequent generation of aeroacoustic noise inside the cabin was investigated. Especially the effects of mud flap length and shape on the characteristics of the turbulent flow were identified. also investigated are the mechanism of noise generation by analyzed interactions with structure vibration characteristics and generation characteristics of blocked pressure.