航空發(fā)動機實驗氣動聲學

目錄
叢書序
前言
第1章　緒論
1.1　飛機及發(fā)動機的噪聲問題　001
1.2　航空發(fā)動機噪聲產(chǎn)生和傳播的基本特征　005
1.2.1　發(fā)動機噪聲源　005
1.2.2　噴流噪聲基本特征　006
1.2.3　航空葉輪機（風扇、壓氣機、渦輪）噪聲基本特征　008
1.2.4　燃燒噪聲基本特征　014
1.2.5　發(fā)動機進/排氣管道聲傳播的基本特征　016
1.3　實驗氣動聲學（EAA）的重要性和研究內(nèi)容　017
參考文獻　018
第2章　聲學信號的檢測和統(tǒng)計分析方法
2.1　聲學信號的基本特征　021
2.1.1　聲學變量基本特征分析　022
2.1.2　聲學信號的分類及時變特征　025
2.2　聲學信號的檢測方法　029
2.2.1　信號測量與檢測的一般方法　029
2.2.2　聲學測量傳聲器工作原理　030
2.2.3　測量傳聲器的特性與指標　032
2.2.4　測量傳聲器的選擇　037
2.2.5　測量傳聲器的校準與使用　039
2.3　測量信號分析方法　044
2.3.1　信號分析一般方法　044
2.3.2　基于FFT的聲功率譜密度函數(shù)計算方法　046
2.3.3　基于FFT的自相關(guān)函數(shù)計算方法　047
2.3.4　基于FFT的互功率譜函數(shù)計算方法　048
2.3.5　基于FFT的互相關(guān)函數(shù)計算方法　048
2.4　氣動聲學信號統(tǒng)計分析方法　048
2.4.1　氣動噪聲信號的統(tǒng)計平均及分析信號的自由度　049
2.4.2　噪聲信號的均方聲壓與聲壓級　053
2.4.3　氣動噪聲信號的自相關(guān)分析方法　055
2.4.4　氣動噪聲信號的功率譜密度函數(shù)　060
2.5　本章小結(jié)　064
參考文獻　065
第3章　自由聲場聲源識別技術(shù)——傳聲器陣列信號“波束成型”理論與方法
3.1　引言　066
3.1.1　聲波信號的空間濾波　066
3.1.2　傳聲器陣列聲學測量與波束成型　067
3.2　傳聲器陣列聲學實驗測量技術(shù)發(fā)展回顧　068
3.2.1　傳聲器陣列技術(shù)的雛形時期　069
3.2.2　現(xiàn)代傳聲器陣列技術(shù)迅速發(fā)展時期　070
3.2.3　傳聲器陣列信號高級處理方法迅速發(fā)展時期　073
3.3　傳統(tǒng)波束成型方法　075
3.3.1　波束成型基本概念　075
3.3.2　延遲與求和波束成型　077
3.3.3　時域波束成型及陣列信號信噪比　079
3.3.4　運動聲源時域波束成型及多普勒頻移消除方法　082
3.3.5　頻域波束成型及陣列信號互譜矩陣　086
3.4　傳聲器陣列波束成型性能評估　088
3.4.1　傳聲器陣列波束成型點擴散函數(shù)　089
3.4.2　傳統(tǒng)波束成型傳聲器陣列性能評估　091
3.5　傳聲器陣列數(shù)據(jù)反卷積處理方法　098
3.5.1　反卷積算法的基本思想　098
3.5.2　CLEAN反卷積算法　099
3.5.3　DAMAS反卷積算法　103
3.5.4　SODIX反卷積算法　107
3.6　傳聲器陣列波束成型方法的考核校準　111
3.6.1　影響傳聲器陣列分辨率因素分析　112
3.6.2　標準合成陣列數(shù)據(jù)　116
3.6.3　傳聲器陣列波束成型校核結(jié)果分析　117
3.7　本章小結(jié)　124
參考文獻　125
第4章　管道聲場重構(gòu)技術(shù)——管道聲模態(tài)辨識的理論與方法
4.1　引言　130
4.2　管道聲模態(tài)解耦的基本思想　131
4.3　單音噪聲管道聲模態(tài)辨識原理與方法　132
4.3.1　單音噪聲管道聲模態(tài)辨識技術(shù)的發(fā)展　132
4.3.2　周向聲模態(tài)解耦方法　135
4.3.3　徑向聲模態(tài)解耦方法　138
4.3.4　單音噪聲管道聲模態(tài)辨識數(shù)據(jù)處理流程　143
4.4　寬頻噪聲管道聲模態(tài)辨識原理與方法　145
4.4.1　寬頻噪聲管道聲模態(tài)辨識技術(shù)的發(fā)展　145
4.4.2　寬頻噪聲管道聲模態(tài)統(tǒng)計相關(guān)性分析方法　146
4.4.3　寬頻噪聲管道聲模態(tài)解耦方法　149
4.4.4　寬頻噪聲管道聲模態(tài)解耦中流動噪聲抑制　156
4.4.5　寬頻噪聲管道聲模態(tài)辨識數(shù)據(jù)處理流程　158
4.5　管道聲模態(tài)辨識傳聲器陣列設(shè)計方法　160
4.5.1　管道聲模態(tài)辨識的誤差分析方法　161
4.5.2　管道聲模態(tài)辨識的誤差分析　163
4.5.3　軸向傳聲器陣列設(shè)計準則　166
4.6　基于組合傳聲器陣列的管道聲模態(tài)解耦技術(shù)　167
4.7　本章小結(jié)　170
參考文獻　170
第5章　航空發(fā)動機氣動噪聲源模擬實驗技術(shù)
5.1　引言　173
5.2　葉片前緣/尾緣噪聲吹風實驗方法　174
5.2.1　葉片前緣/尾緣噪聲源及其研究狀況　174
5.2.2　葉片前緣/尾緣噪聲實驗裝置　181
5.2.3　葉片前緣/尾緣噪聲識別的線性傳聲器陣列　182
5.2.4　線性傳聲器陣列的實驗考核驗證　184
5.2.5　射流剪切層對聲學測量的影響及修正方法　191
5.3　基于線性傳聲器陣列的葉片前緣/尾緣噪聲特性實驗分析　197
5.3.1　葉片前緣/尾緣噪聲源分離　197
5.3.2　葉片前緣噪聲特性實驗分析　204
5.3.3　葉片尾緣噪聲特性實驗分析　207
5.4　基于線性傳聲器陣列的仿生學葉片降噪實驗研究　210
5.4.1　仿生學降噪技術(shù)　210
5.4.2　仿生學鋸齒尾緣降噪實驗研究　211
5.4.3　仿生學波浪前緣降噪實驗研究　220
5.4.4　圓柱尾流葉片干涉噪聲的實驗研究　231
5.5　葉片層流邊界層不穩(wěn)定噪聲實驗研究　234
5.5.1　實驗裝置和測量方法　235
5.5.2　層流邊界層不穩(wěn)定噪聲頻譜特征實驗分析　236
5.5.3　層流邊界層不穩(wěn)定噪聲產(chǎn)生機制及其峰值頻率預測分析　240
5.6　基于傳聲器陣列的平面葉柵噪聲實驗方法　244
5.6.1　平面葉柵氣動噪聲實驗方法　244
5.6.2　平面葉柵遠場噪聲特性實驗分析　246
5.6.3　平面葉柵尾緣噪聲特性實驗分析　248
5.7　直接燃燒噪聲模擬實驗技術(shù)　250
5.7.1　直接燃燒噪聲實驗模擬裝置　251
5.7.2　直接燃燒噪聲實驗測量方法　252
5.7.3　直接燃燒噪聲實驗分析　252
5.8　間接燃燒噪聲模擬實驗技術(shù)　254
5.8.1　間接燃燒噪聲實驗模擬裝置　255
5.8.2　間接燃燒噪聲聲學測量方法　256
5.8.3　間接燃燒噪聲模型實驗數(shù)據(jù)分析　259
5.9　本章小結(jié)　262
參考文獻　263
第6章　航空發(fā)動機進/排氣管道聲模態(tài)辨識實驗技術(shù)
6.1　引言　272
6.2　風扇/增壓級進氣管道聲模態(tài)識別方法　272
6.2.1　單級風扇實驗臺　273
6.2.2　聲學測量環(huán)境及聲學傳感器　273
6.2.3　實驗所用的傳聲器陣列　274
6.2.4　風扇進口單音噪聲管道聲模態(tài)的辨識　277
6.2.5　風扇進口寬頻噪聲管道聲模態(tài)的辨識　283
6.3　渦輪排氣管道聲模態(tài)識別方法　295
6.3.1　渦輪出口單音噪聲管道聲模態(tài)辨識　295
6.3.2　渦輪出口寬頻噪聲管道聲模態(tài)辨識　301
6.4　發(fā)動機整機進/出口聲模態(tài)識別方法　305
6.4.1　自由聲場發(fā)動機實驗裝置　305
6.4.2　發(fā)動機進/出口聲模態(tài)辨識　308
6.5　本章小結(jié)　314
參考文獻　314
第7章　航空發(fā)動機部件聲學實驗相似律分析技術(shù)
7.1　引言　316
7.1.1　發(fā)動機部件聲學實驗的目的和意義　316
7.1.2　發(fā)動機部件聲學實驗環(huán)境要求和解決方案　317
7.1.3　發(fā)動機部件噪聲實驗相似律分析技術(shù)　318
7.2　氣動聲學相似性準則分析　321
7.2.1　流體動力學與氣動聲學相似準則分析　321
7.2.2　流體力學相似理論在發(fā)動機部件實驗中的應(yīng)用　324
7.3　葉輪機噪聲相似律分析　326
7.3.1　風扇噪聲總聲功率相似律關(guān)系分析　326
7.3.2　風扇噪聲頻譜相似律關(guān)系分析　330
7.4　基于相似律分析的風扇噪聲預測模型及其發(fā)展　333
7.4.1　基于相似律分析的風扇噪聲預測模型　333
7.4.2　風扇寬頻噪聲頻譜相似律模型改進　337
7.5　基于相似律分析的渦輪噪聲預測模型及其發(fā)展　340
7.5.1　基于相似律分析的渦輪噪聲預測模型　340
7.5.2　渦輪噪聲預測模型的改進　342
7.6　燃燒噪聲相似律分析　345
7.6.1　燃燒噪聲機理分析　345
7.6.2　燃燒噪聲相似律分析　347
7.6.3　基于相似律分析的燃燒噪聲預測模型　349
7.6.4　燃燒噪聲半經(jīng)驗預測模型的應(yīng)用　352
7.7　噴流噪聲相似律分析　354
7.7.1　噴流噪聲相似律分析　354
7.7.2　基于相似律分析的噴流噪聲預測模型　361
7.7.3　噴流噪聲半經(jīng)驗預測模型的應(yīng)用　366
7.8　本章小結(jié)　368
參考文獻　369
第8章　航空發(fā)動機整機氣動聲學實驗技術(shù)
8.1　引言　375
8.2　航空發(fā)動機遠場噪聲與近場噪聲實驗測量方法　376
8.2.1　“聲學遠場”與“聲學近場”　376
8.2.2　航空發(fā)動機“幾何遠場”與“幾何近場”噪聲問題　378
8.2.3　航空發(fā)動機“幾何遠場”噪聲實驗方法　379
8.2.4　航空發(fā)動機“幾何近場”分布聲源模型　380
8.3　基于線性陣列航空發(fā)動機進出口噪聲源分離實驗技術(shù)　382
8.3.1　航空發(fā)動機噪聲源線性分布特征　382
8.3.2　基于線陣列的發(fā)動機進出口噪聲源分離實驗方法　383
8.3.3　航空發(fā)動機進出口噪聲源分離實驗結(jié)果分析　386
8.4　基于線性子陣列（移動陣列）發(fā)動機進出口聲源指向性實驗技術(shù)　396
8.4.1　發(fā)動機噪聲源指向性識別的重要性　396
8.4.2　基于“移動線性陣列”的發(fā)動機噪聲源指向性測量方法　397
8.4.3　基于“移動線性陣列”單級風扇進口噪聲指向性實驗分析　399
8.5　基于平面陣列的飛機飛越過程中發(fā)動機聲學實驗方法　403
8.5.1　基于平面?zhèn)髀暺麝嚵械娘w機飛越過程發(fā)動機噪聲源測量技術(shù)　403
8.5.2　基于傳統(tǒng)波束成型的發(fā)動機噪聲飛行實驗研究　406
8.5.3　基于“反卷積”波束成型的發(fā)動機噪聲飛行實驗研究　414
8.6　航空發(fā)動機整機試車臺半混響室內(nèi)噪聲實驗測量方法　421
8.6.1　半混響室的混響時間和混響半徑　421
8.6.2　室內(nèi)駐波的影響　424
8.6.3　背景噪聲影響的抑制和消除　426
8.6.4　基于室內(nèi)臺架實驗的發(fā)動機噪聲實驗分析　430
8.6.5　風扇旋轉(zhuǎn)壓力模態(tài)與聲襯接縫干涉的單音噪聲分析　437
8.7　基于整機聲學實驗的發(fā)動機部件噪聲分解技術(shù)　440
8.7.1　航空發(fā)動機整機噪聲分解問題　440
8.7.2