受电弓区域是高速列车噪声重要来源，影响车内乘客乘坐舒适性以及对环境的友好性。本文通过数值仿真分析高速来流下受电弓气动噪声的特性，在现有模型的基础上对两种不同类型的杆件进行优化设计，得到某型受电弓的低噪声模型。研究主要工作如下：

首先基于计算流体力学（Computation Fluid Dynamics, CFD）与 Lighthill 声 类比理论结合的方法，通过剪切应力输运（Shear Stress Transport, SST）k-Omega 模型进行定常运算，大涡模拟（Large Eddy Simulation, LES）与 Ffows WilliamHawkings（FW-H）声学模型进行非定常流场中高速列车受电弓的气动噪声数值模拟，对受电弓非定常流场内的漩涡强度与远场噪声的指向性进行计算，分析了受电弓气动噪声的产生机理。

研究结果表明：受电弓气动噪声主要来源于其杆件表面的脉动压力，属于偶极子声源，且弓头部位、底座与绝缘子为受电弓区域最主要的噪声源。然后分析了来流速度对受电弓气动噪声的影响，结果表明：当来流速度从 300km/h 提升至 400km/h，受电弓气动噪声的最大值提升了 7.49dB；模型表面涡脱落现象随着速度的提升而明显加剧，且在受电弓的所有部位中弓头区域的涡量分布变化最为剧烈。因此确定了将抑制弓头与底座区域涡的生成与脱落作为受电弓低噪声设计的重点。 然后本文根据截面形状将受电弓各部位杆件分为圆柱与方柱两类，分别对这两种杆件进行不同优化方式的低噪声设计，比较不同模型的降噪效果对相应的降噪的原理进行了讨论。其中对圆柱杆件进行椭圆化处理并添加凹槽结构的优化设计，对方柱杆件进行圆角化处理并开贯通孔与细缝的优化设计。研究结果表明： 对比圆柱杆件，椭圆凹槽模型的气动噪声最大值从 102.18dB 降低到了 86.85dB， 最大声压级的总降幅达到 15.33dB；而开缝圆角模型的气动噪声最大值从 111.60dB 降低到了 86.02dB，相比方柱杆件最大声压级的总降幅达到 25.58dB。

最后将不同类型杆件的降噪方法运用于受电弓模型对应区域的低噪声设计， 选择弓头与底座部位杆件为低噪声设计的主要对象，对比优化前后涡量分布与受电弓气动噪声特性，得到低噪声设计后受电弓整体的远场气动噪声声压级最大值降低了 7.96dB。各部位杆件中弓头部位的声压级降低最多，在对称平面各辐射角度上平均达到 22.51dB，底座与绝缘子部位的降噪效果较弱，受电弓气动噪声明显降低，达到了良好的效果，为进一步研究高速列车受电弓气动噪声的降噪方法提供了参考。