[发明专利]一种有来流条件下风扇管道声模态模拟装置

说明书

一种有来流条件下风扇管道声模态模拟装置，包括发动机简化模型、扬声器、声衬安装区、整流罩、传声器、短舱外壳、翼型支撑、翼型支撑片，发声控制系统和PXi采集系统，发动机简化模型通过翼型支撑片与短舱外壳连接，在所述的翼型支撑片前方，短舱外壳上沿圆周按一定间隔安装多个扬声器，在所述的扬声器前方，短舱外壳内设有声衬安装区，用来安装消声声衬试验样件，短舱外壳唇口附近，沿短舱外壳内壁面等距固定安装有多个传声器；本发明利用电声源信号模拟风扇噪声，从而满足带来流条件下的风扇前传噪声测量需求，测量不同风速下声衬的降噪性能。相比于传统流管测试法更接近实际应用，提高了试验效率。

技术领域

本发明属于噪声测量技术领域，具体涉及一种有来流条件下风扇管道声模态模拟装置。

背景技术

在研究航空发动机风扇噪声降噪时，研究如何测量发动机前传出的风扇噪声模态至关重要。目前国内外常见的测量管道声模态装置大多数处于无来流状态下声学理论研究，且多采用圆柱形管道结构，缺乏对气动—声学的综合考虑。

在现有技术中，测量发动机管道声模态的方法一般采用在发动机管道进、出口布置环状管道装置，正对发动机中心进行消声室试验，或是在消声室中采用电机驱动的发动机模型进行扫描耙式传感器测量。对于以上几种方法，在具备来流条件下试验时均有干涉流动影响，或是增加了不必要噪声源。因此，需要一种技术方案能够适用于风洞试验，测量短舱结构管道声模态参数。

发明内容

给予以上不足之处，本发明提供了一种有来流条件下风扇管道声模态模拟装置，利用电声源信号模拟风扇噪声，从而满足带来流条件下的风扇前传噪声测量需求，测量不同风速下声衬的降噪性能。

本发明所采用的技术方案：一种有来流条件下风扇管道声模态模拟装置，包括发动机简化模型、扬声器、声衬安装区、整流罩、传声器、短舱外壳、翼型支撑、翼型支撑片，发声控制系统和PXi采集系统，

所述的发动机简化模型通过翼型支撑片与短舱外壳连接，短舱外壳通过翼型支撑与声学风洞翼型支撑装置相连接，翼型支撑用于支撑并固定整个短舱模型，并减小对来流干涉引起的气动噪声影响，翼型支撑垂直固定连接在风洞试验台上，从而使所述短舱模型在风洞试验时强度稳定，翼型支撑片采用翼型结构减小短舱模型内部对气流干涉的气动噪声影响；

在所述的翼型支撑片前方，短舱外壳上沿圆周按一定间隔安装多个扬声器，并通过发声控制系统对其相位与幅值进行控制，用于合成并模拟风扇所产生周向声模态，实现对管道声模态的模拟；

在所述的扬声器前方，短舱外壳内设有声衬安装区，用来安装消声声衬试验样件，声衬吸声孔与短舱外壳内壁面齐平，无声衬测量时，用盖板将其密封，所述的消声声衬试验样件的吸声孔与短舱外壳内壁面齐平；

在所述的声衬安装区前方，短舱外壳唇口附近，沿短舱外壳内壁面等距固定安装有多个传声器；

在所述的短舱外壳外部有整流罩，包括扬声器和传声器突出的部分，防止扬声器和传感器暴露在流场中，连接线缆均在整流罩中汇聚并穿过翼型支撑分别与外界的发声控制系统和PXi采集系统电信号连接；

所述的发声控制系统内安装有声模态模拟控制程序，用于设置每个扬声器的幅值与相位，最终由扬声器发出高声强平面波，在短舱外壳内轴向进行合成风扇声模态，向流场下游传递；PXi采集系统通过多个传声器采集时域信号，分别测得无声衬状态下和有声衬状态下测量点的声压波动量，经过空间傅里叶方法分解后得到主模态幅值和周向模态阶数，做比较得到特定模态下声衬的吸声效果。

为使其声压级满足试验标准，在短舱外壳表面设计通孔成为等截面波导管。由于扬声器发声能力集中在喉部位置，波导管尺寸与扬声器的喉径一致。各扬声器发声幅值一致，相邻扬声器相位差相同，这样就可以满足模拟风扇管道声模态的发声需求。