[发明专利]一种适用于叶栅矩形管道出口的声学测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种适用于叶栅矩形管道出口的声学测量装置及方法，包括叶栅实验段和声学测量段。叶栅实验段由两块叶片盖板、探针测量槽、两种连接法兰、多个叶片、叶片安装槽、圆柱安装槽组成。声学测量段由两个相同的连接法兰以及一段矩形测量段组成。声学测量段上分布了若干个螺纹孔用于加装传声器探头，可以实现对叶栅矩形管道出口不同位置的声学信号采集。本发明的方法可以利用采集的声学信号实现叶栅矩形管道出口声场重构，可以从模态的角度定量分析并研究不同叶片的降噪效果。通过本发明可以提高叶栅声学实验的适用范围，便于从管道声学方面更加深入的开展仿生学叶片参数化声学实验，有利于指导仿生学叶片参数化设计。

技术领域

本发明属于声学测量技术领域，具体涉及一种管道出口的声学测量装置及方法。

背景技术

对于航空发动机、压缩机、通风机等叶轮机械而言，其主要噪声源是叶片表面的偶极子噪声源，以及其周边的湍流产生的四极子噪声源。这些噪声源产生的噪声会通过进口管道或出口管道传播到外界环境，对周边居民以及厂房工作人员的生活和工作造成了严重的影响。为了降低噪声，就需要从两方面着手：1.从噪声的传播途径上降低声波辐射能量；2.降低噪声源强度。经过多年的研究，第一个方法的研究已经十分深入，虽然效果显著，但是也遇到了瓶颈，难以有进一步的进展。因此，相关学者开始着手于通过降低噪声源强度来减小噪声传播大小，尤其是近些年仿生学叶片的发展，将这一研究推向了新的高度。碍于实验成本，装配难度等等原因，直接将设计好的仿生学叶片运用到叶轮机械中是不实际的。为了开展大量实验，采集大量的实验结果进行参数化分析研究，利用叶栅开展仿生学叶片参数化研究无疑是一种一劳永逸，经济实惠的方法。

然而，现阶段的叶栅声学研究中，仍然是通过在外场空间布置多个声学测量点来研究不同叶栅的声学指向性效果。这一方法虽然可以得到出不同叶栅的声学性能，可以得到不同仿生学叶片的降噪效果，但是无法从根源上研究声波在管道内的辐射效应，亦无法准确地得到每个声模态分量的大小，进一步地，就难以深入地指导仿生学叶片的降噪设计。

针对叶栅管道声学测量，需要一种适用于叶栅矩形管道出口的声学测量装置及方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种适用于叶栅矩形管道出口的声学测量装置及方法，包括叶栅实验段和声学测量段。叶栅实验段由两块叶片盖板、探针测量槽、两种连接法兰、多个叶片、叶片安装槽、圆柱安装槽组成。声学测量段由两个相同的连接法兰以及一段矩形测量段组成。叶栅实验段可以实现加装不同类型的叶片，以及不同规格的圆柱，从而实现叶栅的参数化实验。声学测量段上分布了若干个螺纹孔用于加装传声器探头，可以实现对叶栅矩形管道出口不同位置的声学信号采集。此外，本发明提供了一种矩形管道模态分解方法，通过该方法可以利用采集的声学信号实现叶栅矩形管道出口声场重构，可以从模态的角度定量分析并研究不同叶片的降噪效果。本发明提供的装置以及方法改变了传统叶片声学测量以及分析方法，通过本发明可以提高叶栅声学实验的适用范围，便于从管道声学方面更加深入的开展仿生学叶片参数化声学实验，有利于指导仿生学叶片参数化设计。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种适用于叶栅矩形管道出口的声学测量装置，包括叶栅实验段和声学测量段；

所述叶栅实验段包括叶片盖板、第一连接法兰、第二连接法兰、叶片和叶片安装槽；所述第一连接法兰和第二连接法兰分别设置在叶栅实验段两端；所述第一连接法兰与叶栅矩形管道出口固定连接，所述第二连接法兰与声学测量段固定连接；

所述叶栅实验段上下两个侧面设置多个叶片安装槽，所述多个叶片的上下部分别嵌入两侧的叶片安装槽中固定在叶栅实验段内部；所述叶片盖板有两块，分别固定在叶栅实验段两侧，对叶片安装槽进行遮挡；

所述声学测量段包括两个相同的第三连接法兰和矩形测量段；所述矩形测量段在中间，两个第三连接法兰在两端；任意一端的第三连接法兰与叶栅实验段固定连接；