福州大学李雨铮获国家专利权
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龙图腾网获悉福州大学申请的专利一种管道流致噪声测试系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120028010B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510495581.9,技术领域涉及:G01M10/00;该发明授权一种管道流致噪声测试系统及方法是由李雨铮;杜恒;李福气;黄惠;周时钊;魏凌涛;陈福龙设计研发完成,并于2025-04-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种管道流致噪声测试系统及方法在说明书摘要公布了:本发明提出一种管道流致噪声测试方法,包括以下步骤;步骤S1、在被测元件的上游流道、下游流道处,确定测量位置,测得信号进行归一化处理,计算管内壁面压力功率谱密度;步骤S2、计算壁面压力波动时域互相关系数,分析壁面压力脉动之间的相关特性;步骤S3、对压力脉动场进行谱本征正交分解,通过时域‑频域转换实现时空解耦;步骤S4、提取主导的流致噪声模态,构建经验频率‑波数谱,将波动的能量分布分解为不同频率和波数组合的贡献;步骤S5、对解耦后的流致噪声特征结果进行分析,识别流致噪声的幅频特征;本发明可实现对管道内压力脉动的实时测量,实现对测量的信号进行流场脉动和声压脉动的解耦分析,识别出管道流致噪声的特征和产生机理。
本发明授权一种管道流致噪声测试系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种管道流致噪声测试方法,其特征在于:测试系统包括气源系统、数据采集系统、数据处理系统及声学系统;气源系统包括静音风机2、变频器、柔性软管3、隔音衬垫4及位于上游流道处的皮托管5;数据采集系统包括位于上游流道、下游流道之间的被测元件7,还包括用于测量麦克风高频动态压力信号的上游麦克风阵列6、下游麦克风阵列8,各麦克风动态压力传感器均包括指向流道的麦克风; 被测元件为可更换的管道; 数据处理系统包括用于运行数据处理算法的工作站1;声学系统包括下游流道处顺序连接的指数型扩压管9、消声室10; 测试方法包括以下步骤: 步骤一:根据被测元件内径、流体介质的运动粘度以及被测元件的频率,对管道中波的剪切数进行求解计算,根据计算结果确定各麦克风安装间距; 步骤二:启动设备,使静音风机工作于吸气式工况; 步骤三:利用标准麦克风对测试用麦克风动态压力传感器进行标定; 采用声耦合腔麦克风标定装置,其主体由长圆柱体组成,壁面内部填充吸音性能高的海绵隔音材料,装置一端装有扬声器,另一端则同时安装标准麦克风和待测麦克风; 在标定时,先以信号发生器发出白噪声,经功放增益后由扬声器发出平面波信号; 以xt和yt分别作为标准麦克风、待标定麦克风的时序信号,获得传递函数; 对每个待标定麦克风对采集的信号通过离散傅里叶逆变换重构; 步骤四:在感兴趣范围内,得到幅频和相频特性曲线及传递函数,验证待标定信号自功率谱与标准信号是否吻合,随后对实验信号进行数据重构; 步骤五:若待标定信号自功率谱与标准信号不吻合,则重复步骤四; 步骤六:安装被测元件,采用毕托管采集管内流速信息; 步骤七:获得管内脉动压力信号,分别在未安装待测元件及已安装待测元件条件下,采集上游麦克风阵列6和下游麦克风阵列8中所有高频麦克风动态压力传感器提供的高频动态压力信号并计算其分贝值;上游麦克风阵列包括五个等距布置于流道上游的麦克风动态压力传感器PT1、PT2、PT3、PT4、PT5,下游麦克风阵列包括五个等距布置于流道下游的麦克风动态压力传感器PT6、PT7、PT8、PT9、PT10; 步骤八:计算管内壁面压力功率谱密度; 步骤九:计算壁面压力波动时域互相关系数,分析壁面压力脉动之间的相关特性,直观展现物理量于各位置处的相关情况;互相干函数本质为各个麦克风动态压力传感器测得的压力脉动的无量纲互功率谱,定义为: 式中,x0为参考点位置,ξ为参考点间距,Φppξ,f;x0表示两点之间的互功率谱,其定义为: 式中,Rppξ,τ;x0是两点之间压力脉动的互相关函数; 当公式1的相干函数呈现垂直于频率轴的竖线,表明在各个位置处信号均高度相干,则判定为展现出显著的流致噪声特性; 步骤十:对压力脉动场进行谱本征正交分解,通过时域-频域转换实现时空解耦,分解得到兼具时间正交性与空间正交性的最优流场模态; 步骤十一:对压力脉动场进行主成分分析,提取主导的流致噪声模态;通过对方模态分解重建后的压力场进行二维傅里叶变换,构建经验频率-波数谱; 步骤十二:对解耦后的流致噪声特征结果进行分析,识别流致噪声的频率和幅频特征; 所述被测元件为无弯折、刚性管壁的硬直管道,用于频率范围在0-10kHz的噪声测试; 测试系统中,静音风机为被测元件管道提供稳定气流,该风机的噪音和振动低至可忽略;静音风机的转速通过变频器进行控制,从而控制测试段气流条件以获得指定流速; 麦克风动态压力传感器采用针孔式安装:在管壁上钻直径1mm的小孔,麦克风与小孔之间设楔形容腔。
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