流致振动及流致噪声问题分析    珠海前山镇登高车,  珠海前山镇登高车出租,  珠海前山镇登高车公司    １基于信号处理对振动信号进行分析，并对截止阀流致噪声进行模拟。在该阀门振动时，现场录制了一段高清视频录像，视频的音频部分包含振动信号，在嘈杂背景声下可以从音频里分辨出截止阀构件振动的声音。现场噪音来源如图所示主要分为以下几个部分：阀门与振动噪音、流致噪声和泵等其他机械产生噪音，对于结构振动可以通过信号处理方法将噪声信号中的振动信号提取出来。由于管道中流体湍流产生大量的涡，涡不仅使流体产生高幅值的压力脉动，同时现场还有比较强烈的流致噪声存在，因此在流场计算基础上对该管路系统流致噪声进行分析，研究阀门流致噪声特性。

      ２相关理论介绍,   利用声学计算软件来分析和模拟截止阀的流致噪声特性，阀门声场数值模拟可以得到阀门噪声声压级别以及噪声分布，莱特希尔方程是气动声学计算与理论中最基本的方程。该方程直接从Ｎ－Ｓ方程中推导得到，该方程左边项和经典的声学运动方程具有相一致的形式，Ｌｉｇｈｔｈｉｌｌ方程可以描述为：７＾是莱特希尔湍流应力张量。Ｌｉｇｈｔｈｉｌｌ方程主要的意义包括：第一该方程指出流体动力声源的四极子声源就是流体在湍流流动中变化的应力；第二就是该方程表明当声波不会对流体流动造成可察觉的作用即方程左边的声变量不会对右边的流体运动参量造成影响时，就可以选用和经典声学原理相类似的方法来求解方程，这样就可以得到流体流动声源的声场解。尽管Ｌｉｇｈｔｈｉｌｌ方程对气动声学方程的求解具有十分重要意义，但是它没有涉及运动的物体。在使用广义函数理论的情况下， 将莱特希尔方程做深入研究并于１９６９年进一步推导出了由物体运动引发声场的ＦＷ－Ｈ方程。ＦＷ－Ｈ方程可以描述为空气动力噪声源对应于ＦＷ－Ｈ方程右边的三项，不同声源类别对应的不同项和不同的噪声产生机理。由物体表面源分布函数决定右边第一项，该项的本质是质量移动效应所引起的单极子声源，因此该声源又可以被称为运动物体的厚度声源。第二项与第一项具有相同的性质，该项也是由函数决定的分布在物体表面的面声源，但与第一项不同的是该项的性质是运动的物体表面对当地流体波动力所导致的偶极子声源。偶极子声源能量的高低强弱是由该位置流体流动对所研究物体表面的非定常载荷决定的，因此该声源又可以被称为运动物体的载荷声源。第三项是由赫维塞德函数所决定的在物体表面以外流体中所分布的体声源，该声源的性质是物体表面以外的与非线性流动所密切相关的四极子声源。四极子声源的能量大小是由流动中湍流细节所决定，是属于流体的内部应力声源。

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     ３基于振动噪声的振动信号提取,    原视频总时长为１３分钟，大小为１．９１Ｇ的ｍｐ４文件，文件包含一段高清双通道音频数据，音频采样率为４８ｋＨｚ。根据采样定理，该数据包含信号最大频率是２４ｋＨｚ。振动信号可以看做是被声音调制过的振动信号，对振动信号提取相对于对声音信号进行解调。首先对原文件音频进行分离，被分离出来的音频总长１３分钟。接着对振动特征明显的声音段进行截取，将振动声音比较明显信号段截取出来，并将文件保存为Ｌａｂｖｉｅｗ可读取的ＷＡＶ格式。随后利用Ｌａｂｖｉｅｗ软件对该段信号进行读取，使得声音信号可以以波形的形式呈现出来。信号中间录制有振动声音、人声、和其他声音，对该段信号进行滤波滤去除声信号中的噪声成分。之后对滤波以后信号提取包络线得到振动波形信号，对该波形进行傅里叶变换（ＦＦＴ）的到该段信号的频域信号。该信号处理的Ｌａｂｖｉｅｗ软件的前面板和后面板。截取后音频部分的波形，整段声音总时长为１１ｓ，波形杂乱无章几乎看不出什么有用信息。对原始音频数据进行谱分析，数据结果如图可以看出，在整段声音主要有以下几个特征频率：４３００Ｈｚ、５１００Ｈｚ、５８００Ｈｚ、７４００Ｈｚ、８３００Ｈｚ、８８００Ｈｚ。该声音主要的特征频率都集中在４０００Ｈｚ以上，该频率主要由金属结构间撞击产生。

     对原始信号进行低通滤波，滤掉声音信号中的高频杂波，滤波后的信号。然后利用Ｌａｂｖｉｅｗ中的声音播放模块，将滤波后的该段声音信号进行播放，可以发现进过低通滤波后原有撞击声音变得低沉，背景噪音也被滤掉，滤波后的波形可以明显的看到一定的周期性。为了将振动信号从声音信号中剥离出来，对该段波形进行包络线提取，提取后信号红色部分，这就完成了振动信号从原始声音信号提取的过程。

       将剥离后振动波形进行傅里叶变换（ＦＦＴ）得到振动频域数据，频域波形。特征峰主要集中在１－５０ＨＺ的低频部分。该管道系统导致截止阀位置振动的模态频率主要是２阶、４阶、７阶及９阶。振动波形特征频率与计算的管道系统模态频率几乎一致，这也验证了管道模态计算结果的准确性。

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