空氣動力性噪聲的產生機理及其聲源的類型

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空氣動力性噪聲的產生機理及其聲源的類型

文章出處：技術資訊網責任編輯admin 閱讀量：發表時間：2021-01-19 09:20

空氣動力性噪聲由流體流動過程中的相互作用，或機械零件和周圍及封閉媒質（空氣）交互作用而產生的噪聲。
空氣動力性噪聲產生的機理主要包括以下幾種類型：
1. 噴射噪聲：氣流從管口以高速（介于聲速與亞聲速之間）噴射出來，由此而產生的噪聲稱為噴射噪聲，也稱為噴注噪聲或射流噪聲。
空氣動力性噪聲的產生機理及其聲源的類型

2. 渦流噪聲：氣流流經障礙物時，由于空氣分子黏滯摩擦力的影響，具有一定速度的氣流與障礙物背后相對靜止的氣體相互作用，在障礙物的下游區形成帶有渦旋的氣流。這些渦旋中心的壓強低于周圍介質的壓強，每當一個渦旋脫落時，湍動氣流就會出現一次壓強跳變，這些跳變的壓強通過周圍介質向外傳播，并作用于障礙物。當湍動氣流中壓強脈動含有可聽聲的頻率成分且強度足夠大時，就能輻射出噪聲，稱為渦流噪聲或湍流噪聲。

3. 旋轉氣流噪聲：旋轉的空氣動力機械（如飛機螺旋槳），旋轉時與空氣相互作用而連續產生壓力脈動，從而輻射的噪聲稱為旋轉氣流噪聲。

4. 燃燒噪聲：各種燃料通過燃燒器與空氣混合而燃燒，在燃燒過程中可產生強烈的噪聲，這種噪聲稱為燃燒噪聲。氣態燃料燃燒噪聲有如下特性：

(1) 燃燒吼聲：可燃混合氣體燃燒產生的噪聲，稱為燃燒吼聲。燃燒吼聲強度與燃燒強度成正比，燃燒強度表示單位體積的熱量釋放率，當火焰燃燒速度保持不變而火焰體積增大時，則強度降低，燃燒吼聲也降低。
(2) 振蕩燃燒噪聲：可燃混合氣通過燃燒器燃燒時，由于燃燒氣體的強烈振動而產生的噪聲，稱為振蕩燃燒噪聲，也稱為燃燒激勵脈動噪聲。
(3) 工業燃燒系統的噪聲：來自燃燒設備與燃燒過程的噪聲，如可燃氣及空氣供應系統中的風機和閥門噪聲，可燃氣與空氣從燃燒器噴嘴噴出的噴射噪聲，以及燃燒爐或燃燒器所在空間的共振聲等，這些噪聲能與燃燒吼聲和脈動噪聲一起合成為燃燒系統的噪聲。
空氣動力性噪聲的聲源一般可分為三類：
1. 單極子源也稱脈動聲源：是由于媒質中流入的質量或熱量不均勻是形成的。單極子源如脈動球體一樣，產生的聲波波陣面是同相位的，指向性圖是一個圓球，但單極子源的輻射沒有指向特性，其聲輻射功率與氣流速度的四次方成正比。
2. 偶極子源：當流體中有障礙物存在時，流體與物體產生的不穩定反作用力形成的。因此偶極子源屬于力聲源。常見的偶極子源如：樂器上振動的弦，不平衡的轉子以及機翼和風扇葉片的尾部渦流脫落等。偶極子源可看做兩個相位差為180°的單極子源形成的，指向性圖呈“8”字型，其輻射聲功率與氣流速度的六次方成正比。
3. 四極子源：媒質中沒有質量或熱量的注入，也沒有障礙物存在，只是由粘滯應力輻射的聲波形成的。它屬于應力聲源。亞聲速湍流噴注噪聲是最常見的四極子聲源的例子。四極子可看做是一對極性相反的偶極子組成的，指向性圖呈“四葉玫瑰線性”，其輻射聲功率與氣流速度八次方成正比。

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