频率与音压关系.doc

(四) 頻率與音壓關係 高流量時的噪音頻譜 為探討上節中噴嘴噪音整體音壓級的差異原因及噪音生成的機制多孔型噴嘴在不同角度下噪音減少的機制，本節將討論各組噴嘴在高流量(超過阻流流量)的噪音頻譜, 如假設噴嘴出口溫度為室溫, 三群噴嘴的阻流流量分別為80SLM, 160SLM及208SLM. 此處選用的流量是阻流流量的1.25倍, 即100SLM, 200SLM, 及260SLM.分別顯示於圖二十三、二十四、二十五(第一群噴嘴)，圖二十六、二十七、二十八(第二群噴嘴),圖二十九、三十、三十ㄧ(第三群噴嘴) 圖二十三 頻率與音壓關係(第一群)，量测角度30度。 圖二十三中，多孔噴嘴在低頻區有明顯低音壓，且在低頻區時有趨近單孔噴嘴的音壓曲線，可能為噴流匯合後，有相似單孔噴嘴的音壓特性。口徑較小的多孔噴嘴在4kHz之後往高頻區的音壓曲線有較緩合的斜率。 圖二十四 頻率與音壓關係(第一群)，量测角度90度。 圖二十五 頻率與音壓關係(第一群)，測量角度135度。 圖二十四和二十五中，噴流量測角度為90度與135度，發現口徑較小的多孔噴嘴噴在2kHz左右有提前下降音壓的趨勢，使用小口徑多孔噴嘴在距離噴流越遠下，對於噪音音壓控制也會較佳。 圖二十六 頻率與音壓關係(第二群)，測量角度30度。 圖二十七 頻率與音壓關係(第二群)，測量角度90度。 圖二十八 頻率與音壓關係(第二群)，測量角度135度。 圖二十六、二十七和二十八，為第二群噴嘴不同噴孔間在不同角度(30、90、135度)時的噪音頻譜，發現多孔噴嘴在低頻區(8kHz)時音壓曲線有明顯變化。在接近噴流時，口徑小的錐形斜口多孔噴嘴在低頻區音壓較其他多孔噴嘴低，而往高頻時音壓斜率有上升趨勢，而在噴流側方與斜後方時的間距大的多孔噴嘴，在低頻區的音壓也較其他多孔噴嘴低。使用不同外觀型態和間距不同的多孔噴嘴，音壓變化在噪音劑量計可量测的範圍內，藉由此來推斷斜口(錐形)噴嘴與平口噴嘴對於噪音音壓的控制何者為較佳。 圖二十九 頻率與音壓關係(第三群)，測量角度30度。 圖三十 頻率與音壓關係(第三群)，測量角度90度。 圖三十ㄧ 頻率與音壓關係(第三群)，測量角度135度。 由圖二十九、三十、三十ㄧ中，為第三群噴嘴，發現當接近音源時，使用多孔噴嘴降噪效果特別明顯。在噴流側方與斜後方時，多孔噴嘴在低頻區的音源特性近似與單孔噴嘴，可能為孔距間排列較為密集，噴流匯流時間較快速，因此有相似單孔噴嘴的音源特性。 因為較小孔徑之噴流噪音會向高頻移動, 因此同一群噴嘴中, 如果假設多孔噴嘴中, 每一個別噴流在流場上或音源上與其它噴流無交互作用,多孔噴嘴的噪音頻譜應顯現為單孔噴嘴噪音頻譜向高頻移動的狀態. 對第一及第二群噴嘴, 這個趨勢是相當明顯的, 亦即在高頻噪音的生成上, 多孔噴嘴所產生的每個個別噴流可視為互相獨立, 這也符合我們一般噴嘴噪音的高頻部份產生於噴嘴出口處. 對多孔噴嘴, 當噴流氣體向下游流動時, 因為高速所產生的低壓(白努利定律), 在不同噴流間產生很強的相互吸引力, 而最終匯合成單一噴流(相對於多孔噴嘴, 其頻譜向低頻方向偏移), 也就是其噪音頻譜在此過程中會向單孔噴流的頻譜接近, 因為一般噴嘴越外側, 渦流結構增長, 其產生的噪音有較大的波長, 相對有較低的頻率. 這現象在第一群及第二群的多孔噴嘴間均可觀察到. 而在第三群噴嘴中最為明顯, 因其頻譜在3kHz左右, 多孔及單孔的頻譜已近乎重合. 理由是第三群的13x1mm多孔噴嘴, 噴孔間的間隙極小, 使其匯合位置相對於第一群及第二群的多孔噴嘴會更靠近噴口. 在圖17-19中, 3.6mm單孔噴嘴與13x1mm多孔噴嘴的整體音壓級, 未加權的差異比A加權且只評估至8kHz的差異要大得多, 主因也就是在3kHz以下頻譜的匯合. 相對的, 第一及第二群噴嘴, 孔間隙較大, 因此多孔噴嘴噪音頻譜趨向單孔頻譜的趨勢較不顯著. 這也解釋了為何第三群噴嘴有最大的孔徑比, 但整體音量的下降並不如預期的大. 第二群噴嘴中, 尚包含了三支錐形噴嘴, 其中10x1mm這支, 與同樣是10x1mm的平口Cap形噴嘴, 其頻譜曲線(圖26-28), 以較陡的角度上升, 因此在8kHz以上, 有相對較高的音量. 因此其未加權, 計算至20kHz的整體音壓級, 相對於只計算至8kHz的A加權噪音暴露劑量有較低的值(與10x1mm Cap的比較,圖14-16) 另外兩支均為8x1.1mm的錐形噴嘴, 差異是在孔的間隙, 在高頻部份, 因為音源在出口附近, 因此大間隙與小間隙的音量差異並不明顯, 但隨著頻率下降, 音源開始外移, 不同噴流間的匯合開始後, 小間隙的噴嘴,就有明顯往單孔(3.2mm)頻譜接近的趨勢, 也造成相對較高的整體音壓級(圖14-16) 為