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1、西北工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文基于麥克風(fēng)陣列測(cè)量的飛機(jī)機(jī)翼噪聲源研究姓名：?jiǎn)涛缄?yáng)申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：航空宇航推進(jìn)理論與工程指導(dǎo)教師：唐狄毅1999.12.1西北工業(yè)大學(xué)博上論文摘要本論文研究當(dāng)代民用客機(jī)機(jī)翼上的兩個(gè)重要噪聲源一一襟翼側(cè)緣噪聲和尾跡渦噪聲。／(對(duì)襟翼側(cè)緣噪聲的研究已經(jīng)有了近二十年的歷史，但是到目前為止，仍然沒有完全弄清這種噪聲源的輻射機(jī)理，沒有建立起滿意的襟翼側(cè)緣噪聲預(yù)測(cè)模型，更沒有得到可靠的襟翼側(cè)緣噪聲抑制方法，事實(shí)上，對(duì)實(shí)際機(jī)翼襟翼側(cè)緣噪聲的頻譜特征、指向特征和聲級(jí)變化特征目前還不清楚。尾跡渦噪聲源在飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)著陸過程中的重要性則是直到1998年才由Michel首次注意到，這是新
2、發(fā)現(xiàn)的重要的飛機(jī)機(jī)體噪聲源，目前只有Michel給出了～個(gè)對(duì)這種噪聲源的機(jī)理猜測(cè)，關(guān)于這種聲源的聲場(chǎng)特征、聲級(jí)變化特點(diǎn)、以及它的輻射機(jī)制和聲場(chǎng)預(yù)測(cè)等還沒有任何進(jìn)一步的研究。本論文的目的就是通過實(shí)驗(yàn)和理論的方法深入的研究上述兩個(gè)重要聲源，揭示這兩個(gè)聲源聲場(chǎng)的基本特征、建立聲場(chǎng)的理論模擬方法，并弄清其噪聲源的輻射機(jī)理。本論文應(yīng)用平面麥克風(fēng)陣列對(duì)飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)著陸過程中噪聲源測(cè)量的方法，實(shí)驗(yàn)分析襟翼側(cè)緣噪聲和尾跡渦噪聲源，獲得其噪聲場(chǎng)的基本特征。平面麥克風(fēng)陣列測(cè)量技術(shù)是近年來在國(guó)際上逐漸興起的研究飛機(jī)機(jī)體噪聲的重要方法，應(yīng)用平面麥克風(fēng)陣列測(cè)量飛機(jī)的飛行噪聲，可以分辨出飛機(jī)機(jī)體上的各個(gè)重要的噪聲源，獲得各個(gè)
3、聲源的噪聲輻射場(chǎng)特征，而且應(yīng)用這種方法可直接對(duì)在飛行條件下的真實(shí)的飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)的噪聲場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量和分析。對(duì)襟翼側(cè)緣噪聲源和尾跡渦噪聲源的理論研究，本論文則采用了目前在氣動(dòng)聲學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的聲類比理論。通過本文的實(shí)驗(yàn)和理論研究工作，成功地獲得了真實(shí)飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)和真實(shí)飛行條件下襟翼側(cè)緣噪聲場(chǎng)和尾跡渦噪聲場(chǎng)的詳細(xì)特征，包括它們的頻譜特征、指向特征和聲級(jí)變化特征等，對(duì)這兩個(gè)噪聲源聲場(chǎng)輻射的物理過程有了進(jìn)一步的理解，并應(yīng)用氣動(dòng)聲學(xué)基本理論對(duì)這兩個(gè)噪聲源進(jìn)行了理論分析。對(duì)襟翼側(cè)緣噪聲的研究表明，襟翼側(cè)緣噪聲的頻譜是一個(gè)寬頻噪聲譜，但是，在有的飛機(jī)的襟翼側(cè)緣噪聲譜中會(huì)出現(xiàn)明顯的單音噪聲。襟翼側(cè)緣寬頻噪聲在28
4、0HZ到3500HZ頻率范圍的總聲壓級(jí)沒有明顯的指向性。本文的結(jié)果表明襟翼側(cè)緣寬頻噪聲主要是由于湍流脈動(dòng)在襟翼側(cè)緣處形成的非定常通量產(chǎn)生的。一個(gè)意想不到的結(jié)果是，在襟翼側(cè)緣噪聲譜中發(fā)現(xiàn)了兩種不同性質(zhì)的單音噪聲，一種是典型的后緣噪聲源，而另～種單音噪聲源具有與上述單音相反的指向性。本文的研究結(jié)果還表明，飛機(jī)襟翼側(cè)緣噪聲輻射主要是由襟翼側(cè)緣處的局部的流場(chǎng)特征所決定的，襟翼側(cè)緣噪聲級(jí)與飛機(jī)的大小和襟翼的總面積沒有直接的關(guān)聯(lián)關(guān)系，為了降低襟翼側(cè)緣噪聲，必須對(duì)襟翼側(cè)緣處局部的流西北工業(yè)大學(xué)博上論文場(chǎng)進(jìn)行深入的分析和研究。對(duì)尾跡渦噪聲源的研究表明，這種噪聲源是一種典型的單音噪聲源，它位于襟翼側(cè)緣外側(cè)的機(jī)翼
5、上。聲源的頻率是隨著飛行速度的增加而增加。聲源的指向特征是，從聲源輻射場(chǎng)的前弧區(qū)到輻射場(chǎng)的后弧區(qū)，尾跡渦噪聲的聲壓級(jí)是逐漸減小的。在對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的基礎(chǔ)上∥本論文提出了一個(gè)計(jì)算尾跡渦噪聲的理論方法，從氣動(dòng)聲學(xué)基本方程出發(fā)，通過把Howe的后緣噪聲模型與經(jīng)典的機(jī)翼尾跡脫落渦模型進(jìn)行耦合，成功地對(duì)機(jī)翼尾跡渦噪聲的頻率變化、聲級(jí)大小和指向性等進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較有滿意的一致性。關(guān)鍵詞：襟翼側(cè)緣噪聲，尾跡渦噪聲，機(jī)體噪聲，飛機(jī)噪聲，氣動(dòng)聲學(xué)，聲類比理論，麥克風(fēng)陣列測(cè)量，飛機(jī)過頂噪聲測(cè)鄯噪聲測(cè)量，陣列信號(hào)處理————一一壘!!：竺!!竺!：!!!!!!!!!竺!!!墨!!!!!!型旦!!
6、!!!!!堡Astudy011thewingnoisesourcesbasedonthefly—overmeasurementswithamicrophonearrayAbstractByQiaoWeiyangThisdissertationisconcernedwitlltwoimportantnoisesources，flapside—edgenoisesourceandwake—vortexnoisesom'ce，onthemodemcommercialaircraftwing．Thestudyofflapside—edgenoisecanbetracedto1979．Butevenno
7、w．reasonableunderstandingofnoiseemissionmechanism，detailedandreliablenoisepredictionschemesandsuppressionmethodologywerenotobtained．Theimportanceofthewake—vortexnoisesourceonlandingaircraftwingwasfirs
