● 摘要
民用飞机噪声水平是适航的强制性指标,发动机噪声在飞机噪声中占较大比重,而喷流噪声又是发动机噪声的主要声源之一,因此研究和降低喷流噪声非常重要。近年来传声器阵列技术广泛应用于声学测试中,用来定位声源位置和测量声源强度,为声源研究和降噪提供指导,其中声源定位算法在声源定位中发挥重要作用。本文采用先进的传声器阵列技术研究喷流噪声,主要围绕声源定位算法和喷流噪声声源定位实验研究两方面展开,取得的进展如下:
1.提出了基于Elastic Net正则化的声源定位算法,分别称为EN-DAMAS和EN-CSM算法。传统的DAS算法具有分辨率低和旁瓣高的缺陷,Brooks等人提出的DAMAS算法提高了分辨率,但是在实际定位中发现会引入很多虚假声源,可能是受到干扰等因素影响了定位精度。考虑声源定位属于反问题研究范畴,可以采用正则化方法构建声源定位方法。本文将Elastic Net正则化方法引入到传声器阵列声源定位中,求解DAMAS算法和CSM模型建立的线性方程组,然后进行了多个非相干点声源和非相干线声源定位的数值验证。结果表明,同传统的DAS算法相比本文提出的算法有效提高了分辨率,同DAMAS算法相比具有更好的鲁棒性。
2.搭建了一个32通道的传声器阵列测试系统,阵列采用常见的多臂螺旋形状。在北航流体与声学全消声室内进行了点声源定位实验研究,实验结果表明搭建的阵列测试系统和编写的声源定位程序具有较好的性能,进一步验证了本文提出的EN-DAMAS和EN-CSM算法的优越性。
3.利用搭建的阵列测试系统和编写的声源定位程序研究喷流噪声,分别进行了基本型喷口和锯齿型喷口的声源定位研究,阵列布置在在90度方向进行测试。基本型喷口为收缩圆形喷口,锯齿型喷口为目前常见的降噪型喷口之一。定位结果表明本文提出的EN-DAMAS和EN-CSM算法很好地提高了定位分辨率,同时,声源主要分布在0到12倍喷口直径范围内,随着频率的升高,声源向喷口附近移动,随着马赫数的增加,声源向喷口轴线下游移动。在同一频率下,添加锯齿会使声源向喷口附近移动,锯齿会降低喷流噪声低频声源强度,增加高频声源强度。
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