TBL脉动压力的阵列声源合成及诱发的结构噪声控制

Coupling between a turbulence boundary layer (TBL) fluctuating pressure field and a boundary structure, as well as its induced structural noise and the relevant control methods, is one of the key issues in developing low-noise large aircraft, high-speed trains, and underwater vehicles. In the background of reducing the noise level in a commercial aircraft cabin, this project will aim at establishing an experimental device for the synthesis of TBL excitations and achieving TBL-induced vibro-acoustics test at the constraints of without flow, and based of which, developing passive/active control methods and validations for the nose transmission through typical aircraft side panels due to TBL excitations.

湍流边界层（TBL）脉动压力与边界结构相互作用产生的噪声及控制问题是客机、高铁等高速运载工具中的一类基础性声学问题。本项研究拟以大型客机的座舱噪声控制为应用背景，以解决TBL脉动压力的在无流动环境下的实验模拟为目标，重点开展TBL脉动压力的阵列声源合成装置设计、建立与验证，并在此基础上，开展TBL脉动压力作用下飞机侧壁结构主被动阻尼控制方法和实验验证。本项研究取得的成果可为TBL脉动压力与边界结构相互作用产生的噪声及控制问题提供新的实验手段和降噪方法。

湍流边界层（TBL）脉动压力与边界结构相互作用产生的噪声及控制问题是客机、高铁等高速运载工具中的一类基础性声学问题。本项研究以座舱噪声控制为应用背景，重点开展了轻质薄层约束下的中低频噪声传递特性、TBL脉动压力的阵列声源合成装置理论、设计与验证，以及TBL脉动压力作用下壁板结构主被动阻尼控制的理论模型和数值验证。研究中：1）提出了一种并联穿孔板共振吸声结构，具有优异的低频宽带吸声性能。并以此为基础，提出了多种衍生结构，理论与样品实测值相吻合，具有广泛应用前景；2）给出了一种基于表观弯曲刚度的设计准则和实现办法，解决了复杂夹芯板声学设计中缺乏关键参数依据的问题；3）完成了TBL脉动压力的阵列声源合成装置理论、数值仿真和大量实验工作，提出了扬声器阵列多通道频响估算方法，显著减少阵列声源合成过程中巨量传递函数的测量，有望解决合成装置实用性中面临的瓶颈问题；4）采用模态展开法推导了湍流边界层和分散式速度反馈控制共同作用下薄板的响应和声辐射，得到了反馈增益与模态阻尼的显示表达式。相较于文献中的有限单元法，建立的模型不仅物理概念更加清晰，而且计算效率更高，为对较大结构上反馈控制单元位置和数目的优化提供了可能。反馈控制单元沿螺旋线布置不仅提高了板动能及辐射声功率在(1,1)阶模态的控制效果，而且明显扩宽了有效的控制频带。发现弯曲板的曲率和厚度对(1,1)模态的反馈控制效果有很大影响。通过本项目的资助，已发表学术期刊论文30篇，其中已标注SCI期刊论文21篇，未标注SCI/EI期刊论文8篇；正在审稿阶段的学术论文2篇；授权发明专利4项，重要学术会议特邀大会报告2次，其中国际会议论文1篇；超额完成了预期的学术成果。