● 摘要
目前最有效的降低风扇噪声的技术是在发动机短舱内敷设声衬。声阻抗是声衬最重要的物理参数，如何在考虑切向流动的环境中测量声衬的阻抗是有效声衬设计的关键技术。目前，主要的测量方法是基于反问题思想的阻抗提取方法，但是这类反测法存在需要给定初值，计算量大和差的收敛速度等问题。本文发展了一种从壁面声压测量数据中正向提取声阻抗的新方法。该方法的基本思路是：管道声传播的模态特性使得壁面声压可以写成指数函数叠加的形式，而借助Prony方法可以识别出其中最重要的轴向波数，再利用频散关系和特征值方程就可得到未知阻抗。这种方法可以拓展到包含平行剪切流的情况。尽管没有显式的频散关系和特征值方程存在，但是Pridmore-Brown方程和壁面边界条件构成的边值问题将未知阻抗和轴向波数联系起来，通过数值求解该边值问题即可得到声阻抗。这种正向提取阻抗的方法原理上非常直观，但是却能克服现有测量方法的种种问题，并且可以减少测量点数，而且不受出口反射的影响。为了深入研究这种新的阻抗提取方法，本文发展了求解对流Helmholtz方程和线化Euler方程的流管声传播有限元模型，并通过数值实验，验证了新方法的可行性和优点。进而，本文采用NASA公布的实验数据和本实验室的实验结果，检验了新方法的实用性。