气动声学的经典技术和应用.ppt

中南大学 高速列车研究中心 气动声学的经典技术和应用 杨志刚 高速列车研究中心 主要内容 声学技术的工程应用 航空声学问题 水声学问题 流体声学技术的发展 模型和数值方法 声学试验技术 高速列车的声学问题 高速列车噪声分析 高速列车过隧气压爆波分析 1、声学技术的工程应用 航空声学问题 严格的适航认证FAA 国际民航的准入制度 发动机结构声学抑制问题 短舱声学问题 某实际声衬的声抑制效果 发动机喷流噪声问题 机体噪声问题 安装效应 噪声抑制效果 1970‘s-now -30dB 水声学 潜艇声散射和声辐射抑制 潜艇消声瓦敷设的优化 低频薄层消声瓦+主动控制：PVDF智能泡沫 低噪声推进－潜艇泵喷推进 消声瓦效果的研究 声管试验研究+消声水池实验 海上实测 声散射的边界元 2、流体声学技术的发展 理论和数值的发展 声类比理论 边界元、有限差分等方法 实验技术的发展 声管试验 构建消声环境 相控声阵列技术和声全息技术 模型和数值技术的发展 声类比理论 实验技术的发展：声管试验 实验技术的发展：消声环境 相控声阵列和声全息成像技术 3、高速列车的声学问题 噪声限制标准 噪声问题分类 车外噪声 车内噪声 气压爆波 高速列车噪声限制标准 GB 3096-2008 声环境质量标准 GB 12525-1990 铁路边界噪声限值及其测量方法 修改方案 GBT 5111-1995 声学 铁路机车车辆辐射噪声测量 GBT 12816-2006 铁道客车内部噪声限值及测量方法 高速列车声学问题分类 列车周围流场扰动产生的气动声学问题 列车内部环境噪声问题 列车过隧道产生的气压爆波问题 高速列车外部噪声特点 结构振动冲击噪声 轮轨 动力装置与连接装置 流噪声 车顶部的受电弓和导流罩 车底部（转向架和连接装置） 车头部以及车体连接部位 集电噪声 受电弓 250km/h以上，流噪声占主导地位 流噪声源 车体周围流场扰动的四极子声源 包括流场剪切、绕流、间隙流动等 车体受到的流场载荷力形成的偶极子源 高速列车外部噪声分析 高速列车外部噪声实测 动模型实验台声屏障声学试验 高速列车内部噪声分析 CRH2机车室噪声测量 高速列车过隧气压爆波 高速列车过隧气压爆波-大瑶山 气压爆波计算尝试 谢谢 335km/h 250km/h 300km/h * * 如何在保证运行效率的情况下抑制噪声？ 舒适性 声疲劳 环境噪声限值 机体噪声 安装效应 起落架噪声 发动机噪声 起落架噪声 副翼、襟翼噪声 发动机与机体的相对位置导致的声屏蔽作用以及发动机流体扰动与机体边界的相互作用问题 潜艇自辐射噪声的抑制问题 对主动声呐反射噪声的抑制问题 Lighthill 声类比理论 稳定流场的声学模型 边界元 有限元 扰动较剧烈流场的声学模型 FW-H 边界模型 近场CFD DNS LES 强扰动流场的声学模型 FW-H 边界模型 近场CAA 谱离散方法 各种间断处理方法 计算能力的发展 气动声学 流体力学 1950‘s 1970‘s 1990‘s 2000‘s 四极子源项： 偶极子源项：负荷噪声 单极子源项：厚度噪声 驻波管法测量材料的 正反射吸声特性 喷流试验 发动机进气端试验 60通道螺旋声阵列 256通道声成像点阵 Beamforming技术， 利用相位关系， 寻找声源的可能位置 反声技术， 利用声辐射模型反演， 计算声源的准确位置 较远距离 （米级） 大范围声源区 近距离 （厘米级） 小范围 66点阵相控声阵列测试系统 8*8点阵声全息技术 * * *