一种金属丝网声衬声阻抗预测方法技术

本发明专利技术涉及飞机发动机降噪技术领域，具体涉及一种金属丝网声衬声阻抗预测方法，其步骤为：S1、测量和计算金属丝网声衬结构参数；S2、将所述结构参数代入一种改进金属丝网声衬声阻抗模型；S3、预测得到声阻抗；该模型结合Rice金属丝网模型和Guess穿孔板模型，在所述Rice金属丝网模型中引入非线性损失因子替换其压力恢复因子，引入斜纹编织丝网穿孔率计算式，在所述Guess穿孔板模型中引入一个考虑丝网影响的穿孔板非线性声抗修正式，并引入分别以声衬表面或入射声信息来计算丝网和穿孔板小孔内声质点速度的计算公式。该方法可有效提升高强声环境下金属丝网声衬声阻抗预测的准确性。强声环境下金属丝网声衬声阻抗预测的准确性。强声环境下金属丝网声衬声阻抗预测的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种金属丝网声衬声阻抗预测方法


[0001]本专利技术涉及飞机发动机降噪
，具体涉及一种金属丝网声衬声阻抗预测方法。

技术介绍

[0002]航空发动机内多变工况和高声强环境，使得对高声强敏感的带毫米级小孔传统穿孔板声衬难以在不同工况下都维持最优声阻抗并实现最优降噪，而金属丝网声衬在穿孔板上粘贴带数十微米尺度小孔的丝网，具有对高声强的相对不敏感性，从而能更好地解决这一问题。在金属丝网声衬设计和应用中，准确的声阻抗预测方法和模型不可或缺，但已有的Rice金属丝网声阻抗模型对高声压级声阻的预测存在较明显偏差，无法应用于普遍使用的斜纹编织丝网，且已有的Guess穿孔板声阻抗预测模型等均未考虑金属丝网对穿孔板声阻抗的影响。因此，有必要提供一种高声强环境下更完整而准确的金属丝网声衬声阻抗预测方法和模型。

技术实现思路

[0003]解决的技术问题
[0004]针对现有技术所存在的上述缺点，本专利技术提供了一种金属丝网声衬声阻抗预测方法，该方法可以有效提升金属丝网声衬声阻抗预测的准确性。
[0005]技术方案
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术提供一种金属丝网声衬声阻抗预测方法，包括如下步骤：
[0008]S1、测量和计算金属丝网声衬的结构参数；
[0009]S2、将所述结构参数代入改进的金属丝网声衬声阻抗模型，所述改进的金属丝网声衬声阻抗模型结合Rice金属丝网模型和Guess穿孔板模型，其中，在所述Rice金属丝网模型中引入非线性损失因子替换其压力恢复因子，引入斜纹编织丝网穿孔率计算式，在所述Guess穿孔板模型中引入一个考虑丝网影响的穿孔板非线性声抗修正式，得到分别以声衬表面或入射声信息来计算丝网和穿孔板小孔内声质点速度的计算公式，所述非线性损失因子用于排除线性损失和丝网射流收口带来的偏差；
[0010]S3、得出所述金属丝网声衬的声阻抗。
[0011]进一步地，所述结构参数包括金属丝网结构参数和穿孔板结构参数，其中，所述金属丝网结构参数至少包括丝径d
w
、俯视丝间距S
w
、对角丝间距S
d
、丝网厚度t
wm
＝2d
w
和丝网等效穿孔率σ
wm
，所述穿孔板结构参数至少包括孔径t
p
、板厚d
p
和穿孔率σ
p
。
[0012]进一步地，所述丝网等效穿孔率计算公式如下：
[0013]σ
wm
＝(0.95+3656d
w
)σ
d
[0014]其中，σ
d
表示相邻金属丝对角丝间距的穿孔率。
[0015]进一步地，所述相邻金属丝对角丝间距的穿孔率包括平纹编织丝网穿孔率σ
d1
和斜
纹编织丝网穿孔率σ
d2
，计算公式如下：
[0016][0017]进一步地，所述Rice金属丝网声阻抗模型为：
[0018][0019][0020]其中，R
wm
表示声阻，X
wm
表示声抗，c0表示声速，C
d
表示射流交换系数，即射流喉口与小孔喉口面积比，F
pr
表示所述压力恢复因子。
[0021]进一步地，所述压力恢复因子F
pr
为：
[0022][0023]其中，P
fd
‑
P
jt
和分别表示远下游截面与射流喉口截面之间静压差和动能差。
[0024]进一步地，所述非线性损失因子F
nl
为：
[0025][0026]其中，cρ0c0R
fl
V
in
表示小孔喉口下游区域内包含了一半小孔壁面及其粘性造成的部分线性损失，P
fd
‑
P
ot
和分别表示远下游截面与小孔喉口截面之间静压差和动能差。
[0027]进一步地，所述Guess穿孔板模型如下式：
[0028][0029][0030]其中v是运动粘性，ω＝2πf是角频率，f是频率，c0是声速，λ是波长，δ是质量抗末端修正，δ0是低声压级下的δ，R
p
表示声阻，X
p
表示声抗。
[0031]进一步地，所述穿孔板非线性声抗修正式为：
[0032][0033]其中，Y2拟合系数，Y3为拟合函数。
[0034]有益效果
[0035]本专利技术通过金属丝网声衬非线性声阻随声压级的变化特征及改进前金属丝网声衬声阻抗模型对它的预测偏差，构建了一个所述非线性损失因子的关系式，从而建立了修正的Rice模型以实现更准确的金属丝网(高声强)非线性声阻预测。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本专利技术一实施例提供的一种金属丝网声衬声阻抗预测方法步骤示意图；
[0038]图2为本专利技术一实施例提供的金属丝网结构示意图；
[0039]图3为本专利技术一实施例提供的一种金属丝网声衬结构示意图；
[0040]图4为本专利技术一实施例提供的金属丝网声衬声阻抗预测方法建立的二维简化模型示意图；
[0041]图5为本专利技术一实施例提供的金属丝网声衬在155dB入射声压级和1kHz频率下最大声射流的瞬时速度云图；
[0042]图6为本专利技术一实施例提供的稳态流阻和用F
nl
或F
pr
＝σ
wm
分别预测声阻的对比示意图；
[0043]图7为本专利技术一实施例提供的声阻抗管实验台示意图；
[0044]图8为本专利技术一实施例提供的金属丝网声衬实验(点)和预测(线)非线性声阻对比示意图；
[0045]图9为本专利技术一实施例提供的金属丝网声衬实验(点)和预测(线)非线性声抗对比示意图。
具体实施方式
[0046]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0047]参阅图1，本专利技术一实施例提供一种金属丝网声衬声阻抗预测方法，包括如下步骤：S1、测量和计算金属丝网声衬的结构参数；S2、将所述结构参数代入改进的金属丝网声衬声阻抗模型，所述改进的金属丝网声衬声阻抗模型结合Ric本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属丝网声衬声阻抗预测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、测量和计算金属丝网声衬的结构参数；S2、将所述结构参数代入改进的金属丝网声衬声阻抗模型，所述改进的金属丝网声衬声阻抗模型结合Rice金属丝网模型和Guess穿孔板模型，其中，在所述Rice金属丝网模型中引入非线性损失因子替换其压力恢复因子，引入斜纹编织丝网穿孔率计算式，在所述Guess穿孔板模型中引入一个考虑丝网影响的穿孔板非线性声抗修正式，并引入分别以声衬表面或入射声信息来计算丝网和穿孔板小孔内声质点速度的计算公式，所述非线性损失因子用于排除线性损失和丝网射流收口带来的偏差；S3、得出所述金属丝网声衬的声阻抗。2.根据权利要求1所述的金属丝网声衬声阻抗预测方法，其特征在于，所述结构参数包括金属丝网结构参数和穿孔板结构参数，其中，所述金属丝网结构参数至少包括丝径d
w
、俯视丝间距S
w
、对角丝间距S
d
、丝网厚度t
wm
＝2d
w
和丝网等效穿孔率σ
wm
，所述穿孔板结构参数至少包括孔径t
p
、板厚d
p
和穿孔率σ
p
。3.根据权利要求2所述的金属丝网声衬声阻抗预测方法，其特征在于，所述丝网等效穿孔率计算公式如下：σ
wm
＝(0.95+3656d
w
)σ
d
其中，σ
d
表示相邻金属丝对角丝间距的穿孔率。4.根据权利要求3所述的金属丝网声衬声阻抗预测方法，其特征在于，所述相邻金属丝对角丝间距的穿孔率包括平纹编织丝网穿孔率σ
d1

【专利技术属性】
技术研发人员：邱祥海，景晓东，杨京，杜林，孙晓峰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：