论文摘要：有流动条件下声衬声学性能的实验和计算研究

随着航空发动机噪声日益引起人们的关注，能够减少发动机噪声辐射的短舱声衬设计越来越受到重视。航空发动机消声短舱的声衬设计中，流动条件下的声衬声学特性研究是不可或缺的一部分，对于声衬的声学特性，目前主要用声阻抗来衡量，流动条件下声衬的声阻抗测量主要在流管实验装置上进行，同时还需要相应的阻抗提取方法才能够得到声衬的声阻抗。本文介绍了北京航空航天大学流体与声学工程实验室在国内首先开展的流管实验研究工作，包括实验测量和阻抗提取方法的研究。 本文首先介绍了北航流体与声学工程实验室两套流管实验装置的设计、制造和改造。改造工作主要针对原有的矩形流管实验装置，另外设计制造了方形流管，用来在平面波条件下进行声阻抗提取。为了更好的进行流管实验测量，还开发了应用于流管实验测量的虚拟仪器系统，传声器阵列校准方法以及声源反馈控制系统，这些硬件和软件一起构成了北航的流管实验研究平台。 接着本文介绍了应用于流管声场计算的模态匹配方法，该方法原来主要用于发动机短舱声学计算，本文将其引入流管声场计算，作为流管实验研究的正问题计算方法。验证了该方法的精度和可靠性后，利用该方法开发了适用于流管实验装置的阻抗提取方法。阻抗提取方法包括正问题计算方法和优化计算方法两部分。正问题计算方法采用模态匹配方法，优化计算方面分别验证了两种方法：DFP变尺度法和遗传算法（GA），最终选定遗传算法作为本文声阻抗提取的优化方法。 然后介绍了平面波条件下的声阻抗提取，实验在方形流管上进行，并采用本文的阻抗提取方法进行了声阻抗提取。提取结果与文献中的阻抗模型进行了对比，并对影响声衬阻抗提取的各种影响因素进行了分析。另外本文还介绍了自制新型传声器在流管实验中的应用。这种传声器使用消费电子类的低成本麦克风，经过一系列的封装设计和校准后，完全可以在流管实验中作为测量传声器使用，其测量精度丝毫不逊色于国产的CH16型传声器，但成本却远低于传统的测量传声器，在流管实验中的出色表现也为其在其他测量领域中的应用提供了可能。最后本文介绍了存在高阶模态条件下的声阻抗提取，实验在矩形流管装置上进行，采用本文的阻抗提取方法进行阻抗提取，并将提取结果与平面波声场条件下的结果进行了对比，结果表明本文的实验方法和计算方法可以应用于存在高阶模态条件下的声阻抗提取研究。

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