学术前沿 | 多孔弹性介质的铁路道碴模型及其对轨枕声辐射的影响

在COMSOL中，铁路道砟被模拟为多孔弹性介质。通过对1:5比例尺镇流器样品内部复杂波数的测量，获得了JCA模型所需的参数。通过与垂直阻抗管测得的垂直入射吸收系数的比较，进一步验证了这些参数的正确性。用孔隙-刚性模型对1:5比例镇流器和全尺寸镇流器的漫反射场吸收系数进行了预测，并与测量结果进行了比较，结果表明可以接受。采用孔隙弹性模型得到了相同的结果，表明镇流器框架的弹性对吸收没有影响。

然后将镇流器的孔隙弹性模型引入到多枕木模型中。结果表明，与刚性地面相比，镇流器的存在增加了枕木的声辐射，特别是在120 - 280hz左右。这主要是由镇流器的结构振动引起的，它由枕木激发，并有一个大约250赫兹的共振。镇流器孔隙中的声速与结构速度相差180°，这导致100 Hz左右的声辐射略有减少。如果忽略镇流器的结构振动，声音就会从枕木底部通过镇流器辐射出去，导致在低频时产生较大的抵消效应。与镇流器的振动影响相比，镇流器的吸收对轨枕辐射的影响要小得多。

降低镇流器的孔隙率，以表示压实或污垢的镇流器，被发现对100hz以下的结果只有很小的影响。镇流器的杨氏模量影响其振动引起的辐射程度。虽然刚度随深度的变化应该考虑到更实际的预测，这里显示的趋势已经建立了一个原则，即镇流器的振动和声音通过其孔隙的传播都会影响从枕木发出的低频辐射。