[发明专利]高速列车模型在声学风洞内的噪声源定位方法

权利要求书

1.一种高速列车模型在声学风洞内的噪声源定位方法，其特征在于：将麦克风阵列架布置在高速列车模型侧面进行吹风试验；在试验中对所有传声器通道进行同步采集，然后进行如下数据处理：

步骤一、对传声器阵列形成的互谱矩阵中的每一个矩阵元素进行快速傅里叶变换：

其中：mm，表示1～Mic任一麦克风之间组合，K为传声器阵列数据分块数，Mic表示阵列的传声器数目，P_m'k(f)表示第m'个传声器第k段数据块的频域信号，W_s为频谱分析所选取的数据窗函数常数，上标*号表示共轭，互谱矩阵下三角矩阵通过上三角对应矩阵元素复共轭得到；

步骤二、计算对于声学试验模型附近扫描平面上的任一扫描点，阵列的指向向量：

式中，第m个传声器的指向向量为

其中：A_m为第m个传声器的剪切层振幅修正因子，R_m表示声波扫描点与传声器之间的传播距离，R_c表示阵列中心点到扫描点之间距离，τ_m表示延迟时间，且

式中，表示聚焦位置到每m个传声器的距离，ω△t_m,shear为第m个传声器在频率为ω时剪切层影响的相位修正值；

步骤三、计算阵列对每一个扫描点的输出功率谱如下：

式中，上标T表示转置，表示将阵列输出功率谱转化到单一传声器的量级；

步骤四、计算任意需求扫描面内的噪声幅值，从而得到高速列车在声学风洞内的噪声源图。

2.根据权利要求1所述的高速列车模型在声学风洞内的噪声源定位方法，其特征在于：第m个传声器的剪切层振幅修正因子A_m的计算方法为：

(一)构建非线性方程组：

(1)R_mcosΘ_m＝R_tcotΘ+(R_msinΘ_m-R_t)cotΘ₀

其中：R_t声源到剪切层距离，Θ_m为声源到传声器位置向量的角度，Θ为流场中的声波传播角度，Θ_o为剪切层折射点到传声器位置向量的角度；

(2)

其中：Θ'为无风环境中声波的辐射角，M为开口射流马赫数；

(3)

其中：U_tr表示沿剪切层传播的相速度，c_t表示射流内部声速，c₀表示射流外部声速；

(4)对U_tr进行无量纲化得到：

(二)对非线性方程组采用迭代法求解，得到声波的传播路径：

(三)按下列振幅修正公式计算A_m：

式中：

3.根据权利要求2所述的高速列车模型在声学风洞内的噪声源定位方法，其特征在于：按如下公式计算扣除通道噪声后的阵列输出功率谱：

其中：表示吹风过程采集到的数据的互谱矩阵，表示没有吹风时的初读数。

4.根据权利要求2所述的高速列车模型在声学风洞内的噪声源定位方法，其特征在于：按如下公式计算扣除互谱矩阵对角线元素后阵列的输出功率谱:

其中：表示互谱矩阵对角线元素置0。

5.根据权利要求1所述的高速列车模型在声学风洞内的噪声源定位方法，其特征在于：对传声器通道进行同步采集的采样频率为102.4kHz，采样时间为30秒。