【摘 要】
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随着国家对环境质量的重视和人们对美好生活追求的不断提高,环境噪声越来越被大家所重视,在环境噪声中有一种爆破建筑带来的噪声,这种噪声峰值高,频率低,对人和建筑物都会产生一定的影响,会产生四个方面的效应:听力损伤效应、噪声生理效应、噪声心理效应和对建筑物的破坏效应。因而,如何准确测量爆破噪声对周围环境的影响,是亟待解决的现实科学问题。本文以爆破噪声和无人机噪声总声压级相差较大,且主频相差较远为切入点,
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随着国家对环境质量的重视和人们对美好生活追求的不断提高,环境噪声越来越被大家所重视,在环境噪声中有一种爆破建筑带来的噪声,这种噪声峰值高,频率低,对人和建筑物都会产生一定的影响,会产生四个方面的效应:听力损伤效应、噪声生理效应、噪声心理效应和对建筑物的破坏效应。因而,如何准确测量爆破噪声对周围环境的影响,是亟待解决的现实科学问题。本文以爆破噪声和无人机噪声总声压级相差较大,且主频相差较远为切入点,采用计算流体力学与试验相结合的方法,分析多旋翼无人机的流场和噪声分布场,针对目前测试噪声存在的缺点,提出一种基于多旋翼无人机测量爆破噪声的方法。本文的研究工作围绕无人机测量噪声,首先运用叶素和动量理论,选用了一种逆向建模方法,对无人机模型进行了简化重构,用了一种和试验翼型接近且升阻比较好的NACA翼型,选择NACA6409 9%翼型,此翼型最大厚度9.01%在30.0%的翼弦,最大曲面6.00%在39.6%的翼弦,后选用一种常用的桨叶,来对该桨叶进行分析,分析得到其不同切割半径的安装角和弦长,根据叶素和动量理论,采用和下载的旋翼模型相同的弦长和安装角对叶片进行建模。之后对无人机整体进行建模,为了方便计算,在不影响计算结果的情况下,忽略桨叶柄部和旋翼支撑底座,建立了可用于CFD计算的无人机整体模型。然后通过计算流体力学的方法,对无人机底部流场进行分析,进而确定噪声传感器的最佳安放位置,以看出在距离无人机最远的位置总声压级最小,主频频峰最低,和其他点相比,点0.4这个位置用来测量爆破噪声效果最好,受到无人机自身的影响最小,所以应该选用这个点来测量爆破噪声。并通过试验进行验证,本试验基于大疆无人机M600pro多旋翼无人机平台,通过上下前后两个方向的电机控制,改变噪声测量传感器基于无人机的不同位置,试验结果表明,点0.4这个位置用来测量爆破噪声效果最好,总声压级最小,主频频峰最低,所以应该选用这个点来测量爆破噪声。通过对比仿真结果和试验结果,可以看到可以看出仿真和试验的结果的趋势是相同的,都是随着距离减小而增加,随着距离增大而减小,距离相同时变化不大。对比仿真总声压级和试验总声压级,在不同测量点（测量点依次为0.4,0.3（-）,0.3,0.3（+）,0.2）的误差分别为3.412%,3.445%、2.810%、2.148%,3.817%,误差均小于5%,说明测量结果是准确的。最后,前往爆破试验现场,实地用无人机测量爆破噪声,测量得到200g普通乳化炸药的噪声为147.96d B,主频为43.57Hz,理论计算得到的噪声为150.23d B,试验噪声比理论计算得到的噪声小,误差为1.51%。由此说明,本文提出的基于多旋翼无人机测量爆破噪声的方案是可行的,对爆破噪声测量具有指导作用,可为评估爆破噪声对周围环境的影响提供科学依据,具有较高的实际应用意义。
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