基于波束形成的声源识别方法及其风洞内应用

基于波束形成的声源识别方法是风洞内研究汽车气动噪声问题重要的实验手段。为了更好地研究及应用这一测试技术,首先通过仿真计算,考察麦克风阵型、声源频率、测试距离、声波入射角等因素对阵列性能的影响,并通过系统设计完成了实验验证。结果表明：随着测试距离和入射角增大,系统空间分辨率变差;随着声源频率增大,系统空间分辨率更好,但动态范围变差;随着测试距离偏差的增大,识别的声源强度不断降低;不同声源频率、测试距离与阵列阵型对测试距离偏差引起的声源幅值误差的敏感度不同,声源频率越高,测试距离越小则敏感度越高;多声源的相互影响使阵列的有效动态范围降低,同时声源强度增大。然后,基于DrivAer整车油泥模型,在整车气动声学风洞内应用波束形成技术进行车外声源识别,分析车外气动噪声源的分布。最后,应用声源相减方法,分析了不同造型后视镜声源识别结果的差异。     

开放式喷射汽车风洞的尺寸和效率

近年来,世界各地汽车企业已建成许多汽车风洞,并在不久的将来会有更多汽车风洞的规划与建设。在风洞规划设计阶段确定的许多功能与参数决定了其整个运行生命周期,并影响建设和运行成本。本文研究通过适当选择3/4开口风洞的试验段几何尺寸,可以使早期的传统风洞中因有限截面发生的流动干扰在很大程度上得到补偿或减少到可忽略不计的程度。研究表明：对于具有不同堵塞度的各种车辆,流动干扰误差出乎意料地可以忽略,因此不需要对试验数据进行修正,这使得汽车风洞试验形成“自由”气流条件;试验阶段的初步尺寸可以比如今常见的情况小很多,也不影响测量结果的准确度,这带来了更低的建设成本,也降低了风洞系统运行的能源需求;自由射流的不稳定性必须被考虑,且射流长度不应该超过某个上限。     

票据打印机噪声的声强测量法声源识别

运用声强测量原理对票据打印机进行了声源识别;对打印机进行声强测试,通过对声强分析和频谱分析,确定了打印机主要噪声辐射源来自于打印头,为进一步打印机降噪提供思路。     

车辆声源高度对公路交通噪声预测的影响

目前公路交通噪声预测结果与实际情况存在较大差别,主要原因是声源预测模型存在不足。为了提高交通噪声预测结果的准确性,通过考虑车辆声源的实际高度,运用声学仿真软件Virtual. lab建立竖向高度与车辆声源实际情况一致的声源模型。对受声点的预测结果分析表明:与等效声源模型相比,考虑声源实际高度的噪声模型更符合道路实际情况,提高预测结果的准确性;在3 m高声屏障下道路交通状况全为重型车时预测结果差值最明显,两种声源模型综合噪声差值为1. 71 d B,315 Hz时达到频谱峰值差值3. 03 d B,为道路交通噪声控制提供参考依据。     

基于时域非简化模型的运动声源定量测量方法

对运动声源进行识别和定量测量是掌握噪声发生机理和传播特性的基础,是科学高效地进行噪声污染防治的重要前提。目前已有的各种声场测量方法和技术由于原理及性能的限制,无法实现对这类运动复杂声源的定量测量,其中一个关键问题是利用运动声源简化模型消除声源声音信号Doppler效应的误差过大。该文基于时域运动声源声辐射非简化模型,通过分步解逆实现高速声源信号中Doppler效应的消除,得到消除Doppler效应的无损修正信号。通过仿真模拟和实际声源实验验证了该方法的有效性,运用该方法建立远场声全息对运动声源进行了定量测量及可视化再现。本研究对深入理解运动声源的机理和特性具有一定的意义,同时将运动声源的定量测量拓展到高速领域,为高速交通工具的噪声污染防治提供了理论和技术基础。     

环境风洞阻塞比对冷却模块空气侧流场的影响

为研究不同环境风洞阻塞比对冷却系统试验的影响,通过数值模拟,建立1:1环境风洞模型及整车模型,分析不同阻塞比下冷却模块空气侧流场及前端的速度轮廓.结果表明:随着阻塞比增高,散热器表面风速分布发生变化,而其速度均匀性变化不大,当阻塞比大于0.486时,通过散热器的冷却空气流量有明显下降,降幅达5%;车辆前端的速度轮廓由于阻塞效应的存在发生偏移,且不同区域的偏移量并不一致.因此,对于环境风洞需要根据不同的试验目标进行阻塞比修正.     

汽车环境风洞和环境舱流场品质的对比研究

汽车环境风洞和环境舱的流场品质直接影响汽车的各项热气动性能测试结果的准确性。采用试验与计算流体动力学（CFD）仿真相结合的方法研究对比了环境风洞和环境舱的流场品质。试验测试了环境风洞和环境舱试验段特定区域的风速均匀性、边界层厚度、轴向静压梯度和动压稳定性等流场参数,使用CFD方法对环境风洞和环境舱进行流场三维数值模拟。通过对比环境风洞和环境舱的整体流场特征,分析了影响环境风洞和环境舱内流场差异的原因。试验和数值仿真结果表明：汽车环境风洞试验段流场的风速均匀性、边界层、轴向静压梯度、动压稳定性以及气流和风速分布等流场品质明显优于汽车环境舱。     

涡流发生器对3/4汽车模型风洞流场品质的影响

采用数值计算的方法对3/4开口回流式汽车风洞喷口处的涡流发生器进行了研究.对比研究了三种不同片数的涡流发生器对流场品质的影响.首先采用定常雷诺时均纳维斯托克斯方程求解了流场的定常特性,接着采用大涡模拟(LES)方法对流场的非定常特性进行了研究.并就两种计算方法给予了相应的试验验证.对比计算结果得到涡流发生器可以在一定程度上提高流场均与性,尤其是三片式涡流发生器的工况能较好地拓宽风洞测试区的高流速区域的范围,降低测试区的静压梯度,减小试验段内的湍流度和剪切层内的湍流度,延长测试段内低湍流区的长度,分散流场内的脉动能量,降低低频颤振敏感频率区的能量聚集.     

基于多层感知机与无网格策略的三维空间声源识别

以往波束形成算法将潜在声源区域划分成若干网格,所有的声源被映射到一个个网格点上,会导致错误的声源定位与强度计算,并且计算精度与效率受网格间距大小的影响。采用多层感知机神经网络以及无网格策略,能够提高声源识别的空间分辨率与计算效率。通过使用单个平面麦克风阵列对三维等强度双点声源进行识别定位,发现相较于传统互谱算法,多层感知机能够改善平面阵列在深度方向上较差的空间分辨率性能。此外,在定位误差方面,多层感知机优于传统互谱算法,同时声源识别的强度误差有所降低。在低频时,多层感知机性能优于波束形成算法,可用来弥补波束形成算法空间分辨率性能不佳的局限性。     

汽车后桥总成主噪声源的识别与噪声控制

本文以汽车后桥总成为研究对象,应用故障诊断技术确定了不合格产品的故障原因与主噪声源.为提高产品质量指明了主攻方向.本文还简要介绍了我们新研制的减噪装置及其减振降噪性能.     

汽车风洞非均匀声场偏移导致纯音幅值变化

从非均匀声场偏移角度研究汽车风洞流场外测量得到纯音信号声幅值伴随风速大幅变化的机理。以汽车表面可控声源为试验研究对象进行风洞试验,通过传声器获得不同风速下纯音声压级波动幅度,并使用传声器阵列观察到声场的非均匀分布。基于点声源干涉理论模拟重构了非均匀声场,参数化分析了各个反射壁面影响。根据几何声学理论推导剪切层折射产生的声场偏移,较为准确地预测了不同试验风速下纯音幅值变化的趋势。结果证明干涉产生非均匀声场经剪切层折射后偏移是风洞纯音幅值波动的根本原因,使用该声场重构方法能有效减小误差。     

基于圆柱绕流的气动声源识别方法

以气流流经固体壁面产生的气动声源为研究对象,以力点源对应的偶极子气动声源声波动方程的声压解为基础,利用流场中声源辐射声压和脉动力、脉动力和压力梯度的关系,建立偶极子气动声源辐射声压与流场压力梯度的关系式;利用两偶极子声源可组成一四极子声源的概念,建立四极子气动声源辐射声压与流场脉动速度的关系式。最后,以圆柱绕流为研究对象,采用上述两关系式并结合数值仿真计算方法,得到圆柱绕流的偶极子和四极子气动声源大小和分布特征。结果表明：偶极子气动声源向远场的声辐射声压由??p?t决定,四极子气动声源向远场的声辐射声压由?2ur2?t2决定。     

群体互扰下的风场绕流特性和风压分布分析

研究群体互扰下的风场绕流和风压分布问题.改进了流场模拟大涡模型的亚格子应力的湍动黏度,以改善大涡模型对壁面湍流的描述,在壁面处得到与直接数值模拟(DNS)相近的结果.基于此种改进的大涡湍流模型,在单物体和3个物体绕流情形下,分别选择结构刚性模型和弹性模型开展了流场和风压的数值模拟,得出相应的绕流特性和风压分布并与运用其他湍流模型的计算结果进行对比分析,以验证本文提出的改进技术.同时,计算表明,单物体和3个物体情形下的流场特性和风压分布显著不同.     

重型卡车实车风洞试验结果修正

重型卡车牵引车及载货状态属于“非连续体”（形体不连续）,传统的修正方法不完全适用于该类形体的结果修正,因此建议使用道路试验和数值模拟相结合的方式进行深入研究。为此,介绍了重型卡车风洞试验的特点及某车型在加拿大NRC风洞的试验过程,基于试验报告的部分信息和闭式风洞标定方法对NRC风洞的修正方法进行推导,获得了修正公式。使用推导得到的修正公式对原始数据进行处理,结果与试验报告有较高吻合度,证明推导公式的有效性,因此可为闭式风洞进行重型卡车的空气动力学试验提供参考。     

刚性模型测压试验的管路频率响应及修正

为获得刚性模型测压试验中模型表面的真实压力信号,需对经过管路系统后的信号进行修正。对6种不同长度的管路系统采用正弦激励的方法进行频响函数测试研究,采用测试结果对气动压力信号进行了修正,研究结果表明:随着测压管长度的增加,管路的频响函数的幅值呈现先放大后衰减的趋势,放大和衰减的转折点向低频移动,而所有管长的频响函数的相位均为衰减滞后;采用频响函数修正方法对管道畸变进行修正,修正后值与真值基本吻合,修正精度高。     

室内声场之混响时间与声源特性对空间声源定位的影响

根据Morimoto（1989年）的报告，当考虑厅堂中空间感声定位的影响时，混响声能（T60=0.3、0．9s）可视为早期反射音声能（延迟为80、160ms）来探讨，但音乐样本仅限于莫扎特第41交响乐第4乐章．为证明空间声源定位的敏感性取决于音乐的结构特性，文中以样本A（Royal Pavane by Gibbon，τe=127ms）、样本B（Sinfonietta，Opus48；Ⅳ movement；Allegro con brio by Arnold，τe=35ms）和样本S（Speech，female，τe=23ms）为音乐样本，根据Y．Ando的声场设计理论——理想混响时间的决定因素是声源自相关函数的有效时延（τe），将混响时间设为短（0．3s）、中（0．9s）及长（2．0s）混响．12位受试者判断的声源定位，通过正态分布标度法在两个水平刺激角中加以确定．结果表明，声源样本A的准确度最高，而样本S最低（P〈0．01），这主要是由于它们的τe不同造成的，即声源样本之间混响声声像定位感的显著差别将对人的声源空间感产生影响．至于混响时间，文中未发现其对空间感的影响有所不同．