閉口風(fēng)洞內(nèi)飛行器機(jī)體氣動(dòng)噪聲陣列測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)研究

大型民用飛機(jī)的起降噪聲是獲取民航適航證的關(guān)鍵指標(biāo)之一，在起降階段由于增升裝置和起落架的打開(kāi)、以及發(fā)動(dòng)機(jī)推力管理，導(dǎo)致機(jī)體成為了主要噪聲源。為此在設(shè)計(jì)階段需要在風(fēng)洞中測(cè)試、評(píng)估氣動(dòng)噪聲指標(biāo)，需要發(fā)展相應(yīng)的關(guān)鍵測(cè)試技術(shù)。針對(duì)氣動(dòng)噪聲測(cè)試，閉口風(fēng)洞具有流場(chǎng)品質(zhì)好，但是背景噪聲大等優(yōu)缺點(diǎn)。本研究針對(duì)閉口風(fēng)洞研究相應(yīng)的噪聲源成像技術(shù)及其科學(xué)方法，研究?jī)?nèi)容包括：（1）傳聲器陣列的設(shè)計(jì)和優(yōu)化；（2）壁湍流噪聲消除；（3）傳聲器陣列測(cè)試新方法；（4）閉口風(fēng)洞測(cè)試段聲學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)際試驗(yàn)。取得的重要結(jié)果有：（1）在傳聲器陣列測(cè)試信號(hào)處理方法上提出了我們自己的新方法，在國(guó)際主流期刊如JASA, AIAA J, JFM發(fā)表SCI論文12篇；（2）形成了系統(tǒng)、有效的陣列測(cè)試系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)及相關(guān)科學(xué)方法，成功改造目前國(guó)內(nèi)乃至亞洲最大的低速低湍流度風(fēng)洞測(cè)試段，在80米／秒風(fēng)速下飛行器聲源成像動(dòng)態(tài)范圍達(dá)20分貝?？偟膩?lái)說(shuō)，我們的研究工作結(jié)合空氣動(dòng)力學(xué)、聲學(xué)和信號(hào)處理技術(shù)三個(gè)方面，推進(jìn)了空氣動(dòng)力學(xué)新型測(cè)試技術(shù)及科學(xué)方法的發(fā)展，相關(guān)測(cè)試技術(shù)已經(jīng)用于實(shí)際型號(hào)研發(fā)，有力的支撐了大飛機(jī)計(jì)劃的順利實(shí)施。

大型飛機(jī)的起降噪聲是獲取民航適航證的關(guān)鍵指標(biāo)。在起降階段由于起落架和增升裝置完全打開(kāi)，來(lái)自機(jī)體的氣動(dòng)噪聲和發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲量級(jí)相當(dāng)，因此在我國(guó)的大飛機(jī)計(jì)劃中必須重視機(jī)體氣動(dòng)低噪聲設(shè)計(jì)。在閉口風(fēng)洞內(nèi)基于麥克風(fēng)陣列設(shè)備測(cè)試機(jī)體噪聲源強(qiáng)度分布是重要的設(shè)計(jì)手段之一，由于國(guó)內(nèi)目前還十分缺乏相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和理論的研究積累，本項(xiàng)目為此規(guī)劃研究大型民機(jī)設(shè)計(jì)中所急需的閉口風(fēng)洞內(nèi)氣動(dòng)噪聲陣列實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)探索相關(guān)前沿基礎(chǔ)理論，主要研究作為技術(shù)核心的大規(guī)模陣列信號(hào)處理算法，發(fā)展我們自主提出的陣列觀測(cè)器新方法，并根據(jù)國(guó)內(nèi)風(fēng)洞設(shè)施實(shí)際情況相應(yīng)設(shè)計(jì)和完善氣動(dòng)噪聲陣列測(cè)試設(shè)備和測(cè)試技術(shù)。在本項(xiàng)目中我們將基于對(duì)機(jī)體噪聲氣動(dòng)來(lái)源的物理理解，結(jié)合理論推導(dǎo)、數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等研究手段，對(duì)數(shù)值模型、揚(yáng)聲器模型、實(shí)際飛行器機(jī)體模型的噪聲源定位逐步開(kāi)展實(shí)驗(yàn)工作，最終為閉口風(fēng)洞內(nèi)的氣動(dòng)噪聲陣列實(shí)驗(yàn)建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚擉w系和完備的測(cè)試技術(shù)。

本項(xiàng)目擬針對(duì)高速列車(chē)低噪聲頭型設(shè)計(jì)這一關(guān)鍵問(wèn)題，以CAA分析和優(yōu)化分析作為基本手段，探索高速列車(chē)流線型關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)與氣動(dòng)噪聲的影響規(guī)律。具體而言，本項(xiàng)目首先探討以氣動(dòng)噪聲作為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行氣動(dòng)外形優(yōu)化設(shè)計(jì)的可能性，就高效的氣動(dòng)噪聲計(jì)算方法和優(yōu)化算法等進(jìn)行詳細(xì)分析，以便降低氣動(dòng)噪聲計(jì)算和優(yōu)化計(jì)算的時(shí)間代價(jià)，形成高效精確的氣動(dòng)噪聲優(yōu)化分析流程。同時(shí)優(yōu)化過(guò)程需要兼顧列車(chē)承受氣動(dòng)力的影響，因而這是一個(gè)多目標(biāo)多學(xué)科優(yōu)化問(wèn)題。針對(duì)流線型具體的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，確定滿足噪聲規(guī)范要求的設(shè)計(jì)參數(shù)范圍，獲得設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)氣動(dòng)噪聲的影響規(guī)律，以及不同設(shè)計(jì)參數(shù)耦合作用時(shí)氣動(dòng)噪聲的變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，獲得基于關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)的氣動(dòng)噪聲近似計(jì)算公式。本項(xiàng)目的研究是對(duì)基礎(chǔ)問(wèn)題中機(jī)理和規(guī)律的深化，也是促進(jìn)與工程應(yīng)用銜接的重要環(huán)節(jié)，有助于促進(jìn)高速列車(chē)流線型低噪聲設(shè)計(jì)能力的提升。