[發(fā)明專利]高速列車模型在聲學風洞內的噪聲源定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611125527.2
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106772248B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 郝南松;龔小東;唐道鋒;黃奔
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發(fā)展中心低速空氣動力研究所
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

1.一種高速列車模型在聲學風洞內的噪聲源定位方法，其特征在于：將麥克風陣列架布置在高速列車模型側面進行吹風試驗；在試驗中對所有傳聲器通道進行同步采集，然后進行如下數據處理：

步驟一、對傳聲器陣列形成的互譜矩陣中的每一個矩陣元素進行快速傅里葉變換：

其中：mm，表示1～Mic任一麥克風之間組合，K為傳聲器陣列數據分塊數，Mic表示陣列的傳聲器數目，P_m'k(f)表示第m'個傳聲器第k段數據塊的頻域信號，W_s為頻譜分析所選取的數據窗函數常數，上標*號表示共軛，互譜矩陣下三角矩陣通過上三角對應矩陣元素復共軛得到；

步驟二、計算對于聲學試驗模型附近掃描平面上的任一掃描點，陣列的指向向量：

式中，第m個傳聲器的指向向量為

其中：A_m為第m個傳聲器的剪切層振幅修正因子，R_m表示聲波掃描點與傳聲器之間的傳播距離，R_c表示陣列中心點到掃描點之間距離，τ_m表示延遲時間，且

式中，表示聚焦位置到每m個傳聲器的距離，ω△t_m,shear為第m個傳聲器在頻率為ω時剪切層影響的相位修正值；

步驟三、計算陣列對每一個掃描點的輸出功率譜如下：

式中，上標T表示轉置，表示將陣列輸出功率譜轉化到單一傳聲器的量級；

步驟四、計算任意需求掃描面內的噪聲幅值，從而得到高速列車在聲學風洞內的噪聲源圖。

2.根據權利要求1所述的高速列車模型在聲學風洞內的噪聲源定位方法，其特征在于：第m個傳聲器的剪切層振幅修正因子A_m的計算方法為：

(一)構建非線性方程組：

(1)R_mcosΘ_m＝R_tcotΘ+(R_msinΘ_m-R_t)cotΘ₀

其中：R_t聲源到剪切層距離，Θ_m為聲源到傳聲器位置向量的角度，Θ為流場中的聲波傳播角度，Θ_o為剪切層折射點到傳聲器位置向量的角度；

(2)

其中：Θ'為無風環(huán)境中聲波的輻射角，M為開口射流馬赫數；

(3)

其中：U_tr表示沿剪切層傳播的相速度，c_t表示射流內部聲速，c₀表示射流外部聲速；

(4)對U_tr進行無量綱化得到：

(二)對非線性方程組采用迭代法求解，得到聲波的傳播路徑：

(三)按下列振幅修正公式計算A_m：

式中：

3.根據權利要求2所述的高速列車模型在聲學風洞內的噪聲源定位方法，其特征在于：按如下公式計算扣除通道噪聲后的陣列輸出功率譜：

其中：表示吹風過程采集到的數據的互譜矩陣，表示沒有吹風時的初讀數。

4.根據權利要求2所述的高速列車模型在聲學風洞內的噪聲源定位方法，其特征在于：按如下公式計算扣除互譜矩陣對角線元素后陣列的輸出功率譜:

其中：表示互譜矩陣對角線元素置0。

5.根據權利要求1所述的高速列車模型在聲學風洞內的噪聲源定位方法，其特征在于：對傳聲器通道進行同步采集的采樣頻率為102.4kHz，采樣時間為30秒。