气流内测量风洞试验噪声场的单元格、传声系统及方法与流程

本发明涉及低速风洞试验/声学测量领域，尤其是一种气流内测量风洞试验噪声场的单元格、传声系统及方法。

背景技术：

1、气动噪声风洞试验是高铁、飞机和风力机等研发过程中，评估装备噪声指标、识别噪声源空间辐射特性、获取噪声产生机理和研发降噪措施的关键手段。对于大型声学风洞，由于模型尺度超大，加上气流外测量仪器的安装限制，难以避免气流内局部区域噪声场无法测量的问题；另外，气流内的测量仪器也同样具有大尺寸的透声材料隔膜，大尺寸的透声材料隔膜在气流中会出现严重的气流振荡，从而使得测量结果误差较大。

2、目前国内大型风洞尚未出现针对气流内传声器阵列设计的专利与文献。在国外，美国全尺寸风洞为解决大尺度模型声学测量的问题，发展了气流内声场测量技术。但是，由于美国全尺寸风洞与我国大型风洞存在差异，并且气流内阵列传声器的形式是整体的、固定的，无法灵活组合与应用。

3、由此，为实现大尺度模型的气动噪声场灵活化、精细化、三维化测量，需要一种新的气流内传声器阵列。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种气流内测量风洞试验噪声场的单元格、传声系统及方法，实现根据风洞试验模型测量需求而灵活设计阵列孔径、传声器分布，增加灵活性，提高试验测量效率和测量精细化程度。

2、本发明采用的技术方案如下：一种气流内测量风洞试验噪声场的单元格，用于安装于气流流场内，包括基体，所述基体上具有小于风洞试验模型的尺度的安装槽，安装槽的槽底具有多个安装孔，存在部分安装孔内安装有传声器；所述安装槽的槽口被由透声材料制成的隔膜封闭。

3、进一步地，还包括由吸声材料制成的吸声板，吸声板的形状、尺寸与安装槽匹配，并且吸声板上开设有与安装孔位置匹配的通孔；传声器穿过该通孔。

4、进一步地，所述安装槽的形状为圆形，多个安装孔的位置分布以安装槽的圆心为基础周向阵列，并且相邻的安装孔之间的距离相等。

5、进一步地，所述传声器的数量为5个，呈t字型布置，并且最外侧的3个传声器以安装槽的圆心为基础周向阵列。

6、进一步地，所述传声器的数量为7个，其中1个传声器位于安装槽的圆心处，其余6个传声器位于最外侧的安装孔内且以安装槽的圆心为基础周向阵列。

7、进一步地，所述传声器的数量为17个，其中1个传声器位于安装槽的圆心处，其中8个传声器位于最外侧的安装孔内且以安装槽的圆心为基础周向阵列，剩下8个传声器位于最外侧的传声器与处于安装槽圆心处的传声器之间，并且以安装槽的圆心为基础周向阵列。

8、一种气流内测量风洞试验噪声场的传声系统，该传声系统包括若干个传声单元，若干个传声单元阵列排布，每个传声单元由多个所述的气流内测量风洞试验噪声场的单元格阵列排布形成。

9、进一步地，所述传声单元中由有9个单元格按照3x3的位置阵列而成；其中，中心位置的单元格具有17个传声器，转角位置的单元格具有5个传声器，并且t字型朝向中间位置的单元格的中心；其余位置的单元格具有7个传声器。

10、进一步地，该传声系统为4个单元格按照2x2的位置阵列而成；或者该传声系统为6个单元格按照2x3的位置阵列而成；或者该传声系统为6个单元格按照3x3的位置阵列而成。

11、一种气流内测量风洞试验噪声场的方法，运用所述的气流内测量风洞试验噪声场的传声系统，包括以下步骤：

12、s1：将不同数量的传声器安装在安装孔内，完成对多个、多种单元格的组装；

13、s2：将不同种类和需要的数量以3x3的位置阵列，完成传声单元的组装；

14、s3：根据风洞试验模型大小，或/和根据气动噪声场区域特征，在保证满足噪声场测量需求的前提下，选择最小数量的传声单元进行阵列，完成对传声系统的组装；

15、s4：将传声系统安装在风洞的气流场内；

16、s5：启动风洞，传声器获得噪声数据；

17、s6：根据传声器获得的噪声数据重构噪声场。

18、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

19、1、本发明能够实现气流内气动噪声场测量，相较于气流外测量噪声场，其距离声源更近，降低如距离、风洞壁厚等因素对噪声场的测量产生影响，测量更准确；

20、2、本发明可以根据风洞试验模型大小，或/和根据气动噪声场区域特征，选择具有不同数量传声单元的传声系统，实现在风洞中灵活设计安装位置，测量不同目标区域声源；

21、3、本发明的传声系统中，传声单元的数量不同，所具有的传声器数量不同，从而能够灵活组合形成不同孔径大小的传声器阵列，以此来适应不同模型大小、不同安装空间的试验测试需求；

22、4、本发明在单元格的安装槽中预留充足的安装孔，能够根据噪声源分布先验预测特征（即气动噪声场区域特征），灵活设计传声系统中传声器安装位置，从而方便优化阵列阵型和声源识别特性。

技术特征：

1.一种气流内测量风洞试验噪声场的单元格，其特征在于：用于安装于气流流场内，该单元格（1）包括基体（11），所述基体（11）上具有小于风洞试验模型的尺度的安装槽（12），安装槽（12）的槽底具有多个安装孔（13），存在部分安装孔（13）内安装有传声器（14）；所述安装槽（12）的槽口被由透声材料制成的隔膜（16）封闭。

2.根据权利要求1所述的单元格，其特征在于：还包括由吸声材料制成的吸声板（15），吸声板（15）的形状、尺寸与安装槽（12）匹配，并且吸声板（15）上开设有与安装孔（13）位置匹配的通孔；传声器（14）穿过该通孔。

3.根据权利要求1所述的单元格，其特征在于：所述安装槽（12）的形状为圆形，多个安装孔（13）的位置分布以安装槽（12）的圆心为基础周向阵列，并且相邻的安装孔（13）之间的距离相等。

4.根据权利要求3所述的单元格，其特征在于：所述传声器（14）的数量为5个，呈t字型布置，并且最外侧的3个传声器（14）以安装槽（12）的圆心为基础周向阵列。

5.根据权利要求3所述的单元格，其特征在于：所述传声器（14）的数量为7个，其中1个传声器（14）位于安装槽（12）的圆心处，其余6个传声器（14）位于最外侧的安装孔（13）内且以安装槽（12）的圆心为基础周向阵列。

6.根据权利要求3所述的单元格，其特征在于：所述传声器（14）的数量为17个，其中1个传声器（14）位于安装槽（12）的圆心处，其中8个传声器（14）位于最外侧的安装孔（13）内且以安装槽（12）的圆心为基础周向阵列，剩下8个传声器（14）位于最外侧的传声器（14）与处于安装槽（12）圆心处的传声器（14）之间，并且以安装槽（12）的圆心为基础周向阵列。

7.一种气流内测量风洞试验噪声场的传声系统，其特征在于：该传声系统（3）包括若干个传声单元（2），若干个传声单元（2）阵列排布，每个传声单元（2）由多个权利要求1-6任意一项所述的气流内测量风洞试验噪声场的单元格阵列排布形成。

8.根据权利要求7所述的传声系统，其特征在于：所述传声单元（2）中由有9个单元格（1）按照3x3的位置阵列而成；其中，中心位置的单元格（1）具有17个传声器（14），转角位置的单元格（1）具有5个传声器（14），并且t字型朝向中间位置的单元格（1）的中心；其余位置的单元格（1）具有7个传声器（14）。

9.根据权利要求7所述的传声系统，其特征在于：该传声系统（3）为1个传声单元（2）按照1x1的位置阵列而成；或者该传声系统（3）为6个传声单元（2）按照2x3的位置阵列而成；或者该传声系统（3）为6个传声单元（2）按照3x3的位置阵列而成。

10.一种气流内测量风洞试验噪声场的方法，运用权利要求7-9任意一项所述的气流内测量风洞试验噪声场的传声系统，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结本发明公开了气流内测量风洞试验噪声场的单元格、传声系统及方法，涉及低速风洞试验技术领域/声学测量领域，单元格用于安装于气流流场内，包括基体，所述基体上具有小于风洞试验模型的尺度的安装槽，安装槽的槽底具有多个安装孔，存在部分安装孔内安装有传声器；所述安装槽的槽口被由透声材料制成的隔膜封闭。传声系统包括若干个传声单元，若干个传声单元阵列排布，每个传声单元由多个单元格阵列排布形成。本发明实现根据风洞试验模型测量需求而灵活设计阵列孔径、传声器分布，增加灵活性，提高试验测量效率和测量精细化程度。技术研发人员：尹熹伟,赵佳锡,张俊龙,赵鲲,玉竣受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/20