湍流噪聲1

1、湍流噪聲湍流噪聲湍流噪聲是流動中的雷諾應(yīng)力輻射的噪聲。湍流是極常見的一種流動，起源于流動的不穩(wěn)定性。流動的穩(wěn)定性與雷諾數(shù)有關(guān)，當(dāng)雷諾數(shù)超過某一臨界值時，流體中的某一小擾動將繼續(xù)增長，最后發(fā)展成為湍流。流體中的切向速度間斷是產(chǎn)生湍流的一種原因。當(dāng)噴注離開噴口時，由于噴注外的流體是靜止的，速度為零，噴注與周圍流體之間的切向速度就有了間斷，而產(chǎn)生噴注湍流。湍流中速度可以表示為Uu，前者為流體的平均速度，后者為疊加于平均速度上的速度擾動，它們各

2、自具有自己的空間分布。M.J.Light首先推導(dǎo)出湍流噪聲的表達(dá)式，認(rèn)為湍流中的雷諾應(yīng)力是湍流噪聲源，湍流噪聲具有四極子特性。噴注的速度測量比較困難，不如直接測氣室壓力容易。我國學(xué)者研究出氣壓室壓力比R表示的、并轉(zhuǎn)換為在噴口垂直方向上1m處的噴注湍流噪聲聲壓公式式中：R=PSPa；PS氣室壓力；Pa大氣壓力；D為噴口直徑。關(guān)于頻譜，由于在噴口附近生成的湍流渦旋在飄移而下的過程中，其線度逐漸增大，所輻射的噪聲的頻率逐漸降低。因此，噴注各截

3、面所輻射的噪聲不僅強(qiáng)度而且頻率都不相同，噴口進(jìn)處主要輻射高頻噪聲，遠(yuǎn)處主要是低頻噪聲。湍流噪聲的頻譜為“草堆”狀。什么是湍流噪聲？什么是湍流噪聲？turbulentnoise流體中產(chǎn)生湍流時所發(fā)射的噪聲。湍流噪聲具有四極子特性。什么是噴注噪聲？什么是噴注噪聲？jetnoise由噴注氣流的起伏運動產(chǎn)生的噪聲，包括湍流噪聲，有時（如阻塞噴注、欠膨脹或過膨脹的超聲速噴注）還產(chǎn)生沖擊式噪聲。什么是渦流聲？什么是渦流聲？vtextone當(dāng)氣流遇到

4、障礙物（如電線、樹枝等）時，在障礙物的后方氣體脫體產(chǎn)生渦旋時輻射的聲。什么是再生噪聲？什么是再生噪聲？regeneratednoise氣流在管道中或消聲器中產(chǎn)生的噪聲，其大小與氣流速度和氣流經(jīng)消聲器的壓降有關(guān)。再生噪聲會降低消聲器的效果甚至使之完全失效。什么是閥門噪聲？什么是閥門噪聲？valvenoise流體通過閥門時產(chǎn)生的噪聲。包括流體脈動引起閥門附件機(jī)械振動噪聲、空穴作用引起的噪聲以及閥門方約30的方向上噪聲最強(qiáng)在噴注的上游方向最弱

5、。馬大猷等中國科學(xué)家得到以噴口內(nèi)的駐點壓力表示的收縮噴口噴注在離噴口1米并在垂直于噴注軸線方向上的噴氣噪聲的聲壓級（分貝）公式為：(2)式中R＝psp1D的單位為毫米。該式適用于聲速噴注的湍流噪聲和亞聲速噴氣噪聲，R1值在0.01～100之間。超聲速噴氣噪聲超聲速噴氣噪聲膨脹適當(dāng)（在噴口處的壓力正等于周圍大氣壓力）的超聲速噴注所產(chǎn)生的噪聲。在噴注馬赫數(shù)MJ=vJc1小于2時超聲速噴氣噪聲的聲功率仍滿足式(1)。隨噴注馬赫數(shù)的增加噴注所輻

6、射的總聲功率從與v恲成正比轉(zhuǎn)變到與v庈成正比即W～ρ0D2v庈。噴氣噪聲輻射效率與M嵼的關(guān)系逐漸轉(zhuǎn)變到一個常數(shù)。當(dāng)噴氣速度大于約1.61C1時，渦旋漂流速度成為超聲速，運動的渦旋就像飛行的子彈那樣產(chǎn)生沖擊波。但這種噪聲不是主要的。噴氣嘯叫聲噴氣嘯叫聲超聲速噴口處的壓力如低于或高于周圍大氣壓力，或是收縮噴口阻塞時，在噴注中產(chǎn)生由沖擊波形成的噴注（圖3）。氣流中的一個擾動隨流而下遇到?jīng)_擊波面輻射聲波。這個聲波通過噴注外的大氣入射到噴口，激發(fā)

7、一個新的氣流擾動。增強(qiáng)了的新擾動隨流而下，遇到?jīng)_擊波面，輻射更強(qiáng)的聲波。如此循環(huán)，直到聲波反饋的能量與耗散的能量平衡，完成自激，輻射強(qiáng)嘯叫聲。嘯叫聲的頻譜是離散譜，基頻是：噴氣嘯叫聲的功率往往比噴氣湍流噪聲高很多，但容易消除。最簡單的辦法是在噴口上安裝幾塊沿噴口徑向的小翼片以破壞沖擊波面的自激。邊棱聲產(chǎn)生邊棱聲的設(shè)備如圖4所示。噴注中的一個擾動順流而下沖擊到尖劈的邊棱，輻射聲波。這個聲波入射到噴口，在氣流中產(chǎn)生一個新擾動。如此循環(huán)，形成

8、自激。邊棱聲主要是離散頻譜，其基頻值同噴氣速度以及同邊棱和噴口之間的距離有關(guān)。對于任一噴氣速度，存在一最小距離。小于這個距離，不會產(chǎn)生邊棱聲；大于這個距離時，音調(diào)隨速度的增加而升高，并且隨距離的增加而降低，直到某一速度和距離，音調(diào)才會發(fā)生一躍變。此后，隨距離或速度的繼續(xù)增加，音調(diào)又連續(xù)變化，直到另一躍變發(fā)生。反之，當(dāng)速度或距離不斷減小時，音調(diào)的變化與前一過程相反，但音調(diào)躍變的條件則與前一過程稍有不同?？ㄩT渦旋聲或稱風(fēng)吹聲是氣流遇到障礙物