管路声学测试中声与湍流脉动压力的分离研究.pdf

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1、第16卷第10期2012年10月船舶力学JoumalofShipMechanicsV01．16No．10Oct．2012文章编号：1007—7294(2012)10—1212一06管路声学测试中声与湍流脉动压力的分离研究孙玉东，郝夏影，郑明明(中国船舶科学研究中心，江苏无锡214082)摘要：流动机械和阀件等管路声源的水动力噪声特性通常采用管测法进行。在管壁上嵌入的水听器同时接收到来自声源的“真声”和局部湍流脉动压力产生的“伪声”信号，因此有必要将二者分离，比较其量值和频谱特性，消除伪声对真声测量的影响。针对“真声”和“伪

2、声”互不相干的特点，应用互谱和相干分析方法，建立了声与脉动压力分离的数据处理算法。对不同转速水泵在管内产生水动力噪声的测试结果进行数据处理和分析，结果表明，分离获得的湍流脉动压力谱与已有的理论研究结果一致，且量值远低于真声信号，对声源测试影响可以忽略。关键词：声；湍流脉动压力；相干分析中图分类号：TB52文献标识码：AonmethodofseparatingsoundfromTBLnuctuationpressuref10racousticmeasurementinpipesUNYu—dong，HAoxiQ·，讥昏ZHEN

3、GM漉g—ming(ChinaShipScienti6cResearchCenter，Wuxi214082，China)Abstract：Characteristicsofhydrodynamicnoiseinthepipesf}omnowmachinesandvalvesassoundsourcesareusuallymeasuredusinginner—pipemethod．However，soundsensorsembedonpipewallreceiVenotonlytruesoundfromthemeasured

4、source，butalsopulsatingpressurecalledpseudo—soundduetoTur-bulenceBoundaryLayer仃BL)onpipewall，soitisnecessarytoseparatethemandcomparetheirquanti-tativevaluesasweUasfkquency—dependentIelationships，andfinallyeliminateeff宅ctofpseudo—soundonmeasurementoftrue·sound．Util

5、izingtheiHelevantfeaturebetweentruesoundandpseudo—sound，analgo—rithmofdataprocessingforseparatingthemisestablishedbycaLlculatingthecross—spectrumandcoher．encefunction．Applyingthealgorithmforanalyzingmeasureddataofhydrodynamicnoiseinthepipesf而mapumpmtatingwithdifkr

6、entspeeds，tlleresultsshowt}lattheobtainedspectmmsof’rBLnuctuationpres-sureaI．econsistentwiththeoreticalresults，andtheirquantitativevaluesaregI．eatlylowerthanthoseoftI’uesound，sotheirinnuenceonmeasurementofthepumpassoundsourcecanbeneglected．Keywords：sound；nuctuatio

7、npressuI℃ofTBL；coherenceanalysis1引言在很多实际情况下，管道的声学测量必须在流动介质的管道中进行。在平均流速为零的静止管道中，往往将声学传感器置于管道中心进行测量。但在流动管道中，管道中心流速最高，在传感器后产生的涡流导致的流动干扰最大，其它将传感器突出于管壁中的安装方式也是如此。减小由于传感器安装收稿日期：2012—06—29作者简介：孙玉东(1965一)，男，中国船舶科学研究中心研究员；郝夏影(1984一)，女，中国船舶科学研究中心工程师。第lO期孙玉东等：管路声学测试中声与湍流脉动压力

8、的⋯1213而导致附加流体扰动的方法之一，是选用与管壁内表面几乎齐平的传感器，但即使如此，由于管壁表面附近存在湍流边界层，声学传感器不仅接收到来自被测声源的信号，同时还接收到传感器安装部位的湍流边界层脉动压力，使后者成为管道声学测量的干扰分量。为了降低流动噪声干扰，还有将传感器置于与管道流体介质连通的小