搜索空氣動力性噪聲的產生機理及其聲源的類型
2017-02-27 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
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。
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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