高压水射流反射声信号特征值提取方法的研究

为了实现高压水射流靶物反射声特征值的有效提取,应用小波降噪方法和模极大值法分别获取对应靶物材质与几何形状参数声信号特征值。介绍了其基本原理,编制了相应的特征值提取程序。利用前混合磨料射流设备、传声器和高速数据采集设备等建立了反射声信号采集的试验装置,进行了对应模拟防步兵地雷、泥地和石块水射流探测试验并采集了数据,应用上述程序对数据进行处理,优化选用小波参数。试验结果显示:应用小波降噪的方法可以有效地将靶物反射声信号与水射流声信号、环境声信号分离,获得对应不同材料靶物的声信号特征值;利用模极大值法可以有效地获得对应不同几何形状参数靶物边界的声信号突变点特征值。这些特征值可以用于后续的靶物材质与几何形状参数的识别。

单喷管火箭发射喷水降噪机理研究

针对捆绑式运载火箭发射技术特点,提出并研发相对简化的单喷管火箭发射喷水降噪机理模拟试验系统,完成单喷管火箭发射喷水降噪机理初步试验研究。对喷水降噪模拟试验流场数据、资料的分析表明,低速常温液态水射流喷入高速气态喷流后,液态水瞬间雾化,实现高速气态喷流动量、能量交换,高速气态喷流形成高声强噪声的声效转换能力由此下降。雾化水汽在后续推进过程浓度十分均匀,改变甚至切断原喷流噪声传播途径。发射喷水降噪模拟试验噪声频谱分析表明,喷水条件下喷水具备宽频范围内抑制噪声能力,同时,喷水抑制喷流噪声中啸音能力突出。

机械-水力联合破碎瓷砖及降噪机理

为了研究水力辅助破碎瓷砖和降噪机理,建立水射流冲击瓷砖模型,提出机械-水力联合作用下破碎瓷砖,并分析其机理。通过SEM分析得出噪声主要发生在瓷砖表面比较粗糙的地方。建立湿磨瓷砖降噪模型。由一系列干湿磨瓷砖噪声对比实验表明,湿磨瓷砖噪声性能优于干磨瓷砖,有显著的降噪作用。

湍射流红外热成像及其图像处理

以水射流红外图像为研究对象,提出了一种红外图像多步骤去噪方案,即先利用图像减法得到红外温度场的增量分布,然后通过自适应中值滤波去除具有高斯分布的白噪声,最后用高斯高通滤波去除周期性噪声并对图像进行锐化处理。实验结果表明,本文提出的多步骤去噪法具有很好的去噪效果。经过处理的图像清楚地揭示了射流核心区、主体段和扩散段的结构特征,以及由射流剪节层带动环境空气形成的湍流场中不同尺度涡旋的结构特征。通过对去噪后的红外图像进行分析,加深了我们对湍流射流机理的认识。同时,该方案对类似的红外图像处理也具有一定的借鉴意义。

水射流介入多组分喷流降噪仿真研究

火箭在发射升空阶段,由喷管喷出的高超声速射流诱导产生的高量级喷流噪声,严重影响火箭结构安全性和仪器设备的可靠性,因此开展高速喷流噪声环境的预测和降噪具有重要意义。针对某型液体火箭发动机喷流,采用脱体涡模型(DES)结合输运方程及离散相模型(DPM)、曲面积分的FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程,建立了多组分高马赫数喷流噪声及考虑蒸发物理机制的水射流介入多组分高马赫数喷流的数值分析方法,完成了液体火箭发动机高超声速喷流流场及喷流噪声环境的预测,结果显示在测点处总声压级预测结果与试验测量结果误差在±3 dB之内。进一步设计了环形水射流喷流降噪系统,开展了考虑蒸发物理效应和复杂导流槽构型影响下的水射流介入高速喷流降噪规律研究,发现水射流对燃气射流产生剪切作用、动量交换作用以及吸热蒸发作用是实现降噪效果的重要原因,降噪效果随水射流质量流率增大单调升高,而随介入角度的增大先升后降。本研究对水射流介入系统的设计与工程实践具有重要意义。

火箭高温高速喷流注水降噪数值计算与分析

以某火箭发动机缩比喷管为研究对象,针对火箭发射的典型工况,基于计算流体力学(CFD)及Mixture多相流模型分别开展了孤立火箭喷流与注水降噪条件下的平均流场数值计算。分析了注水条件下,水流对火箭喷流平均温度、压力、速度和湍动能场的影响,并在此基础上采用自主发展的基于RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)的喷流噪声预测程序,在分析火箭高温燃气喷流湍流混合噪声、宽带激波噪声频谱特性和指向性的基础上,研究了注水对火箭燃气喷流湍流混合噪声与宽带激波噪声在不同频率、不同观测位置的影响规律,为后续火箭起飞降噪方案的设计提供了技术基础。