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开口风洞声阵列测量的剪切层修正方法

张军 王勋年 张俊龙 卢翔宇 陈正武

张军, 王勋年, 张俊龙, 等. 开口风洞声阵列测量的剪切层修正方法[J]. 实验流体力学, 2018, 32(4): 39-46. doi: 10.11729/syltlx20180013
引用本文: 张军, 王勋年, 张俊龙, 等. 开口风洞声阵列测量的剪切层修正方法[J]. 实验流体力学, 2018, 32(4): 39-46. doi: 10.11729/syltlx20180013
Zhang Jun, Wang Xunnian, Zhang Junlong, et al. Shear layer correction methods for open-jet wind tunnel phased array test[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2018, 32(4): 39-46. doi: 10.11729/syltlx20180013
Citation: Zhang Jun, Wang Xunnian, Zhang Junlong, et al. Shear layer correction methods for open-jet wind tunnel phased array test[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2018, 32(4): 39-46. doi: 10.11729/syltlx20180013

开口风洞声阵列测量的剪切层修正方法

doi: 10.11729/syltlx20180013
基金项目: 

国家自然科学基金 11504417

详细信息
    作者简介:

    张军(1983-), 男, 四川简阳人, 博士, 助理研究员。研究方向:气动噪声产生机理及实验测量技术研究。通信地址:四川省绵阳市二环路南段6号(621000)。E-mail:jzhang@nudt.edu.cn

    通讯作者:

    王勋年, E-mail:skla_cardc@126.com

  • 中图分类号: V211.74

Shear layer correction methods for open-jet wind tunnel phased array test

  • 摘要: 开口风洞中的相位传声器阵列测量,必须进行剪切层修正才能得到真实的噪声源位置信息。在0.55m×0.40m声学风洞中开展了剪切层修正的实验研究,得到了不同风速条件下的剪切层速度剖面、声波传播延迟时间和声源定位的结果。根据实验结果,对剪切层速度剖面的Gortler理论解进行了验证,并对比分析了4种剪切层修正方法。研究结果表明:选择自相似参数σ=9,ξ0=0.2时剪切层速度剖面测量值与理论值符合较好;剪切层厚度与轴向距离的关系为y=0.15x;马赫数Ma≤0.3、测量角θm在40°~140°范围内,不同剪切层修正方法对声波延迟时间计算结果的相对误差在1%以内。提出了射线追踪快速计算方法,该方法较常规射线追踪法的计算速度可提高2个数量级,从而使其适用于声阵列在线测量。
  • 图  1  声波穿过剪切层的折射效应示意图

    Figure  1.  Schematic of the refraction of rays across shear layer

    图  2  基于简化射线法的延迟时间计算示意图

    Figure  2.  Schematic of delay time calculation based on simplified ray method

    图  3  剪切层修正实验测量装置[15]

    Figure  3.  Experimental setup of shear layer correction[15]

    图  4  剪切层速度剖面理论值和测量值对比

    Figure  4.  Comparison of experimental and theoretical velocity profile

    图  5  剪切层厚度的理论值和测量值对比

    Figure  5.  Comparison of experimental and theoretical shear layer thickness

    图  6  声源-传声器传播延迟时间理论值和测量值对比

    Figure  6.  Comparison of experimental and theoretical delay time

    图  7  不同剪切层修正方法之间的相对误差

    Figure  7.  Relative errors of different shear layer correction methods

    图  8  快速射线追踪法的空间插值方法

    Figure  8.  Spatial interpolation method of fast ray tracing

    表  1  不同修正方法计算得出的声源位置漂移量(单位: m)

    Table  1.   Source drift given by different shearlayer correction methods(unit: m)

    f/kHz U0/(m·s-1) N.C AMM Amiet SRM RT
    30 -0.15 -0.020 -0.020 -0.020 -0.020
    2 50 -0.13 -0.018 -0.020 -0.018 -0.024
    70 -0.12 -0.024 -0.022 -0.022 -0.018
    30 -0.14 0 0 0 0
    4 50 -0.12 0 0 0 -0.010
    70 -0.10 0 0 0 -0.002
    30 -0.14 0 -0.002 0 -0.020
    8 50 -0.15 0.020 -0.020 -0.020 -0.020
    70 -0.10 0 0 0 0
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-25
  • 修回日期:  2018-03-22
  • 刊出日期:  2018-08-25

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    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日