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[噪声治理] 空气动力性噪声的产生机理及其声源的类型

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发表于 2018-6-4 16:09 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  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。
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  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。
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  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。
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  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:
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  (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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