空气动力性噪声的产生机理及其声源的类型

2018-6-4 16:09| 发布者: weixin| 查看: 795| 评论: 0|原作者: weixin|来自: 声振之家公众号

摘要: 空气动力性噪声由流体流动过程中的相互作用，或机械零件和周围及封闭媒质(空气)交互作用而产生的噪声。

　　空气动力性噪声由流体流动过程中的相互作用，或机械零件和周围及封闭媒质(空气)交互作用而产生的噪声。

　　空气动力性噪声产生的机理主要包括以下几种类型：

　　1. 喷射噪声：气流从管口以高速(介于声速与亚声速之间)喷射出来，由此而产生的噪声称为喷射噪声，也称为喷注噪声或射流噪声。

　　2. 涡流噪声：气流流经障碍物时，由于空气分子黏滞摩擦力的影响，具有一定速度的气流与障碍物背后相对静止的气体相互作用，在障碍物的下游区形成带有涡旋的气流。这些涡旋中心的压强低于周围介质的压强，每当一个涡旋脱落时，湍动气流就会出现一次压强跳变，这些跳变的压强通过周围介质向外传播，并作用于障碍物。当湍动气流中压强脉动含有可听声的频率成分且强度足够大时，就能辐射出噪声，称为涡流噪声或湍流噪声。

　　3. 旋转气流噪声：旋转的空气动力机械(如飞机螺旋桨)，旋转时与空气相互作用而连续产生压力脉动，从而辐射的噪声称为旋转气流噪声。

　　4. 燃烧噪声：各种燃料通过燃烧器与空气混合而燃烧，在燃烧过程中可产生强烈的噪声，这种噪声称为燃烧噪声。气态燃料燃烧噪声有如下特性：

　　(1) 燃烧吼声：可燃混合气体燃烧产生的噪声，称为燃烧吼声。燃烧吼声强度与燃烧强度成正比，燃烧强度表示单位体积的热量释放率，当火焰燃烧速度保持不变而火焰体积增大时，则强度降低，燃烧吼声也降低。

　　(2) 振荡燃烧噪声：可燃混合气通过燃烧器燃烧时，由于燃烧气体的强烈振动而产生的噪声，称为振荡燃烧噪声，也称为燃烧激励脉动噪声。

　　(3) 工业燃烧系统的噪声：来自燃烧设备与燃烧过程的噪声，如可燃气及空气供应系统中的风机和阀门噪声，可燃气与空气从燃烧器喷嘴喷出的喷射噪声，以及燃烧炉或燃烧器所在空间的共振声等，这些噪声能与燃烧吼声和脉动噪声一起合成为燃烧系统的噪声。

　　空气动力性噪声的声源一般可分为三类：

　　1. 单极子源也称脉动声源：是由于媒质中流入的质量或热量不均匀是形成的。单极子源如脉动球体一样，产生的声波波阵面是同相位的，指向性图是一个圆球，但单极子源的辐射没有指向特性，其声辐射功率与气流速度的四次方成正比。

　　2. 偶极子源：当流体中有障碍物存在时，流体与物体产生的不稳定反作用力形成的。因此偶极子源属于力声源。常见的偶极子源如：乐器上振动的弦，不平衡的转子以及机翼和风扇叶片的尾部涡流脱落等。偶极子源可看做两个相位差为180°的单极子源形成的，指向性图呈“8”字型，其辐射声功率与气流速度的六次方成正比。

　　3. 四极子源：媒质中没有质量或热量的注入，也没有障碍物存在，只是由粘滞应力辐射的声波形成的。它属于应力声源。亚声速湍流喷注噪声是最常见的四极子声源的例子。四极子可看做是一对极性相反的偶极子组成的，指向性图呈“四叶玫瑰线性”，其辐射声功率与气流速度八次方成正比。

　　本文有声振之家根据网络上收集的相关资料整理而成，转载请注明：来自@声振之家公众号。

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