專利名稱：帶Koch雪花狀微坑表面織構的高速列車車廂外表面的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高速列車車廂外表面，尤 其是涉及一種帶Koch雪花狀微坑表面織構的高速列車車廂外表面。
背景技術：
隨著科學技術的進步和國民經濟的發展，我國高速鐵路的建設已成為新的經濟增長點，但是隨著高速鐵路速度的不斷提升，噪聲污染問題日益突出。當噪聲傳遞到鐵路客車車內，會使乘客的乘車舒適度大為降低，而傳遞到鐵路客車外，會使鐵路沿線兩側需對噪聲有限制要求的區域如醫院、學校、住宅區等深受其害。高速列車的噪聲源主要有輪軌噪聲、集電系統噪聲、空氣動力噪聲、建筑物激勵噪聲以及其他機械噪聲。高速鐵路列車運行時產生的總噪聲級，主要有以上幾種噪聲疊加而成，在不同的列車運行速度和不同的減振降噪措施條件下，上述幾項的影響程度是不一樣的。一般列車速度在240km/h以下時，輪軌噪聲對沿線環境的影響較大；列車速度在240 km/h以上時,空氣動力噪聲和集電系統噪聲增大，與輪軌噪聲共同成為主要噪聲源。空氣摩擦噪聲源主要與車體結構本身有關。在車輛高速運行時，受電弓的特殊結構、車頭形狀的不同、車體表面的凹凸不平(側窗、側門、 百葉窗、車體連接部等形成)等均產生空氣摩擦噪聲。
雪花在空氣中降落的過程中，一方面空氣中的水分子結晶到雪花上；另一方面，雪花與空氣摩擦，使得摩擦阻力大的部位材料溶化。最后落到地面的雪花形狀是與空氣摩擦阻力最小的。雪花一般為分形結構，用其仿生設計高速列車車廂表面織構，必然能減小車廂表面的空氣摩擦噪聲。發明內容
本發明的目的在于提供一種帶Koch雪花狀微坑表面織構的高速列車車廂外表面，設計的Koch雪花狀微坑能有效降低車體表面的空氣動力噪聲，減少高速列車高速運行時帶來的噪聲危害。
本發明采用的技術方案是本發明在高速列車車廂外表面設有均勻排列的微坑織構；所述微坑織構在車廂外表面的形狀為Koch雪花狀。
所述Koch雪花狀的微坑織構沿車廂長度方向多條平行等距排列；或沿車廂長度方向多條平行并且相鄰兩條等距錯位排列。
所述Koch雪花狀的起始三角形為一個等邊三角形，通過將三角形的每個邊三等分，以每邊中間的一段為底邊生成新的等邊三角形，新的等邊三角形方向朝外，再去掉新生成的等邊三角形的底邊，形成一階Koch雪花；再重復上述步驟兩次，形成三階Koch雪花，即為所述的Koch雪花。
本發明具有的有益效果是本發明與光滑高速列車車廂外表面相比，在高速列車車廂外表面布置了 Koch雪花狀微坑表面織構后，可以降低高速列車高速運行時產生的噪聲。
圖I是Koch雪花的生成過程圖。
圖2是車廂外表面Koch雪花狀微坑多條平行并且等距排列簡圖。
圖3是車廂外表面Koch雪花狀微坑多條平行并且相鄰兩條等距錯位排列簡圖。
圖4是車廂外表面Koch雪花狀微坑沿垂直車廂表面方向的局部剖視圖。
圖中'I一生成Koch雪花的起始等邊三角形的邊長。
i/一Koch雪花的分形維數。A—Koch雪花狀微坑的深度。
具體實施方式
下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
在高速列車車廂外表面設有均勻排列的微坑織構；所述微坑織構在車廂外表面的形狀為Koch雪花狀。
如圖2所示，所述Koch雪花狀的微坑織構沿車廂長度方向多條平行等距排列；如圖3所示，沿車廂長度方向多條平行并且相鄰兩條等距錯位排列。
如圖I所示，所述Koch雪花狀的起始三角形為一個等邊三角形，通過將三角形的每個邊三等分，以每邊中間的一段為底邊生成新的等邊三角形，新的等邊三角形方向朝外， 再去掉新生成的等邊三角形的底邊，形成一階Koch雪花；再重復上述步驟兩次，形成三階 Koch雪花，即為所述的Koch雪花。理論上講，Koch雪花可以為無限階，但是階數太高會導致加工復雜，成本增加，并且也沒有必要。
所述Koch雪花為一種分形結構,其分形維數 /=1. 2618。生成Koch雪花的起始等邊三角形的邊長7范圍為10 50。如圖I中，生成Koch雪花的起始三角形的邊長 7=35 聲。
所述Koch雪花狀微坑的深邊比為O. Γ0. 8。如圖I和圖3中，Koch雪花狀微坑的深度A與生成Koch雪花狀微坑的起始等邊三角形邊長/的深邊比Λ//=0. 4。
對于上述微米級的微坑表面織構，可以通過激光加工等特殊加工方法制備。
本發明的工作原理是結合空氣動力學與仿生學的基本原理，通過在車廂表面加工一層Koch雪花狀的表面織構，使列車高速運行時在車體表面形成渦流，減小了空氣與列車表面的直接摩擦阻力，從而使高速列車外表面產生的空氣摩擦噪聲明顯降低。
上述具體實施方式
用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明做出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種帶Koch雪花狀微坑表面織構的高速列車車廂外表面，在高速列車車廂外表面設有均勻排列的微坑織構；其特征在于所述微坑織構在車廂外表面的形狀為Koch雪花狀。
2.根據權利要求I所述的一種帶Koch雪花狀微坑表面織構的高速列車車廂外表面，其特征在于所述Koch雪花狀的微坑織構沿車廂長度方向多條平行等距排列；或沿車廂長度方向多條平行并且相鄰兩條等距錯位排列。
3.根據權利要求I所述的一種帶Koch雪花狀微坑表面織構的高速列車車廂外表面，其特征在于所述Koch雪花狀的起始三角形為一個等邊三角形，通過將三角形的每個邊三等分，以每邊中間的一段為底邊生成新的等邊三角形，新的等邊三角形方向朝外，再去掉新生成的等邊三角形的底邊，形成一階Koch雪花；再重復上述步驟兩次，形成三階Koch雪花，即為所述的Koch雪花。
全文摘要
本發明公開了一種帶Koch雪花狀微坑表面織構的高速列車車廂外表面。在高速列車車廂外表面設有均勻排列的微坑織構；所述微坑織構在車廂外表面的形狀為Koch雪花狀。所述Koch雪花狀的微坑織構沿車廂長度方向多條平行等距排列；或沿車廂長度方向多條平行并且相鄰兩條等距錯位排列。本發明通過在車廂表面加工一層Koch雪花狀的表面織構，使列車高速運行時在車體表面形成渦流，減小了空氣與列車表面的直接摩擦阻力，從而使高速列車外表面產生的空氣摩擦噪聲降低。
文檔編號B61D17/00GK102910183SQ201210426559
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月31日 優先權日2012年10月31日
發明者陳仕洪, 程超, 余譜, 曹迪, 汪久根 申請人:浙江大學