基于平面PIV的预测指定声源远场流致噪声的方法

技术特征：
1.一种基于平面piv的预测指定声源远场流致噪声的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1）通过平面时间解析piv测得流场中的高频速度信息；2）基于流场高频速度信息,通过欧拉法求得流场压力梯度，构建并求解泊松方程，重构流场高频压力信息；3）通过curle声比拟方法求得远场声压，获得远场流致噪声信息；4）通过展向平面时间解析piv测量，获得流场流向速度的展向分布信息；5）对流向速度进行展向相关性分析，基于流向速度展向相关性修正流致噪声，得到考虑三维效应的远场流致噪声信息。2.根据权利要求1所述的基于平面piv的预测指定声源远场流致噪声的方法，其特征在于，所述的步骤1）具体为：利用同步器将高频双腔激光器和cmos高速相机同步以采集和储存流场粒子图像，采集到的粒子图像通过piv分析处理得到流场的高频速度信息。3.根据权利要求1所述的基于平面piv的预测指定声源远场流致噪声的方法，其特征在于，所述的步骤2）具体为：通过欧拉法求得流场压力梯度，对压力梯度取散度得到拉普拉斯算子构建泊松方程；给定方程的边界条件，通过迭代法求解各个时刻速度场对应的泊松方程，得到时间解析压力信息，重构流场高频压力信息。4.根据权利要求1所述的基于平面piv的预测指定声源远场流致噪声的方法，其特征在于，步骤3）所述的通过curle声比拟方法求得远场声压为：基于时间解析piv所测得的高频速度信息与重构的高频压力信息计算curle声比拟模型中的声源项，得到远场声压；计算各个时刻速度场对应的声压，求得时序声压信息，进一步求得流致噪声在频域下的声压级。5.根据权利要求4所述的基于平面piv的预测指定声源远场流致噪声的方法，其特征在于，所述的远场声压的计算公式为：其中,等号右边第一项和第二项分别为偶极子和四级子，为时序声压信号，、表示以流场声源为坐标原点，观测者为终点位移的分量；y为以流场声源中心为坐标原点，各个声源点的坐标；表示观察者与声源的距离；为声速；t为时间，为声信号的产生时间，为当前声信号的接收时间；，、分别为来流压强、密度，p、为当地流体的压强，密度，为克罗内克符号；、为速度分量；为固壁面法向量；s为面积, 为固壁面表面积；v为体积，表示全流场体积; 为lighthill张量。6.根据权利要求4所述的基于平面piv的预测指定声源远场流致噪声的方法，其特征在于，所述的求得流致噪声在频域下的声压级，具体为：通过下式求得流致噪声在频域下的声
压级：；其中spl为声压级，为时序声压信号的自功率谱密度，为分析频率，为参考压力。7.根据权利要求1所述的基于平面piv的预测指定声源远场流致噪声的方法，其特征在于，所述步骤4)具体为：基于流向piv测试实验平台，调整光学镜组与相机，将piv测试区域改为主要声源附近的展向区域，对该区域进行时间解析piv测量获取流向速度的高频展向分布信息。8.根据权利要求1所述的基于平面piv的预测指定声源远场流致噪声的方法，其特征在于，所述的步骤5）具体为：5.1）选取主要声源临近的流向位置；5.2）按时序提取该位置所有展向位置速度信息，得到该流向位置的速度展向分布时序信息；5.3）计算该流向位置基于速度的展向相关性系数；5.4）设定相应展向相关性系数阈值，从参考展向位置向两侧取到的展向位置、，得到展向相干长度：；5.5）将直接由curle声比拟得到的声压级减去，其中l为模型展长，完成展向相关性修正。9.根据权利要求8所述的基于平面piv的预测指定声源远场流致噪声的方法，其特征在于，所述的步骤5.3）中，按照下式计算该流向位置基于速度的展向相关性系数，其中，为展向相关性系数，为展向位置，为参考展向位置 ，为相应展向位置的流向速度的功率谱密度函数，为分析频率。

技术总结
本发明公开了一种基于平面PIV的预测指定声源远场流致噪声的方法，属于粒子图像测速领域。本发明由二维PIV获取的速度场信息出发,通过欧拉法构建并求解泊松方程获取流场压力；基于所求解的高响应压力信息，通过Curle声比拟方法，求得远场声压；再进行展向二维PIV测量，获得展向速度信息，经过展向相关性修正，获得远场噪声信息。本发明通过使用简单的二维PIV测量即可得到指定声源考虑三维效应的流致噪声信息。声信息。声信息。


技术研发人员：叶青青 陈朗生 陈奕宏 邵雪明
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2022/12/30