频率与音压关系

(四) 频率与音压关系
高流量时的噪音频谱
为探讨上节中喷嘴噪音整体音压级的差异原因及噪音生成的机多孔型喷嘴在不同角度下噪音减少的机制，本节将讨论各组喷嘴在高流量(超过阻流流量)的噪音频谱, 如假设喷嘴出口温度为室温, 三群喷嘴的阻流流量分别为
80SLM, 160SLM 及208SLM. 此处选用的流量是阻流流量的倍, 即100SLM, 200SLM, 及260SLM.分别显示於图二十三、二十
四、二十五(第一群喷嘴)，图二十六、二十七、二十八(第二群喷嘴),图二十九、三十、三十ㄧ(第三群喷嘴)
100010000
Frequency (Hz)50
60
70
80
90
100110
d B
图二十三 频率与音压关系(第一群)，量测角度30度。

图二十三中，多孔喷嘴在低频区有明显低音压，且在低频区时有趋近单孔喷嘴的音压曲线，可能为喷流汇合後，有
相似单孔喷嘴的音压特性。

口径较小的多孔喷嘴在4kHz 之後往高频区的音压曲线有较缓合的斜率。

100010000
Frequency (Hz)40
50
60
70
80
90d B
图二十四 频率与音压关系(第一群)，量测角度90度。

100010000
Frequency (Hz)40
50
60
70
8090
d
B
图二十五 频率与音压关系(第一群)，测量角度135度。

图二十四和二十五中，喷流量测角度为90度与135度，发现口径较小的多孔喷嘴喷在2kHz 左右有提前下降音压的趋势，使用小口径多孔喷嘴在距离喷流越远下，对於噪音音
压控制也会较佳。

100010000Frequency (Hz)60708090100110d B
图二十六
频率与音压关系(第二群)，测量角度30度。

100010000Frequency (Hz)5060708090d
B 图二十七 频率与音压关系(第二群)，测量角度90度。

Frequency (Hz)40
50
60
70
80
90d
B
图二十八 频率与音压关系(第二群)，测量角度135度。

图二十六、二十七和二十八，为第二群喷嘴不同喷孔间在不同角度(30、90、135度)时的噪音频谱，发现多孔喷嘴在低频区(<8kHz)时音压曲线有明显变化。

在接近喷流时，口径小的锥形斜口多孔喷嘴在低频区音压较其他多孔喷嘴低，而往高频时音压斜率有上升趋势，而在喷流侧方与斜後方时的间距大的多孔喷嘴，在低频区的音压也较其他多孔喷嘴低。

使用不同外观型态和间距不同的多孔喷嘴，音压变化在噪音剂量计可量测的范围内，藉由此来推断斜口(锥形)喷嘴与平口喷嘴对於噪音音压的控制何者为较佳。

Frequancy (Hz)70
80
90
100
110d B
图二十九 频率与音压关系(第三群)，测量角度30度。

100010000
Frequency (Hz)50
60
70
80
90
100d B
图三十 频率与音压关系(第三群)，测量角度90度。

100010000
Frequency (Hz)50
60
70
80
90d
B
图三十ㄧ 频率与音压关系(第三群)，测量角度135度。

由图二十九、三十、三十ㄧ中，为第三群喷嘴，发现当接近音源时，使用多孔喷嘴降噪效果特别明显。

在喷流侧方与斜後方时，多孔喷嘴在低频区的音源特性近似与单孔喷嘴，可能为孔距间排列较为密集，喷流汇流时间较快速，因此有相似单孔喷嘴的音源特性。

因为较小孔径之喷流噪音会向高频移动, 因此同一群
喷嘴中, 如果假设多孔喷嘴中, 每一个别喷流在流场上或
音源上与其它喷流无交互作用,多孔喷嘴的噪音频谱应显现为单孔喷嘴噪音频谱向高频移动的状态. 对第一及第二群
喷嘴, 这个趋势是相当明显的, 亦即在高频噪音的生成上, 多孔喷嘴所产生的每个个别喷流可视为互相独立, 这也符
合我们一般喷嘴噪音的高频部份产生於喷嘴出口处.
对多孔喷嘴, 当喷流气体向下游流动时, 因为高速所
产生的低压(白努利定律), 在不同喷流间产生很强的相互
吸引力, 而最终汇合成单一喷流(相对於多孔喷嘴, 其频谱向低频方向偏移), 也就是其噪音频谱在此过程中会向单孔喷流的频谱接近, 因为一般喷嘴越外侧, 涡流结构增长,
其产生的噪音有较大的波长, 相对有较低的频率.
这现象在第一群及第二群的多孔喷嘴间均可观察到.
而在第三群喷嘴中最为明显, 因其频谱在3kHz左右, 多孔及单孔的频谱已近乎重合. 理由是第三群的13x1mm多孔喷嘴, 喷孔间的间隙极小, 使其汇合位置相对於第一群及第
二群的多孔喷嘴会更靠近喷口. 在图17-19中, 单孔喷嘴与13x1mm多孔喷嘴的整体音压级, 未加权的差异比A加权且只
评估至8kHz的差异要大得多, 主因也就是在3kHz以下频谱的汇合.
相对的, 第一及第二群喷嘴, 孔间隙较大, 因此多孔喷嘴噪音频谱趋向单孔频谱的趋势较不显着. 这也解释了为何第三群喷嘴有最大的孔径比, 但整体音量的下降并不如预期的大.
第二群喷嘴中, 尚包含了三支锥形喷嘴, 其中10x1mm 这支, 与同样是10x1mm的平口Cap形喷嘴, 其频谱曲线(图26-28), 以较陡的角度上升, 因此在8kHz以上, 有相对较高的音量. 因此其未加权, 计算至20kHz的整体音压级, 相对於只计算至8kHz的A加权噪音暴露剂量有较低的值(与10x1mm Cap的比较,图14-16)
另外两支均为的锥形喷嘴, 差异是在孔的间隙, 在高频部份, 因为音源在出口附近, 因此大间隙与小间隙的音量差异并不明显, 但随着频率下降, 音源开始外移, 不同喷流间的汇合开始後, 小间隙的喷嘴,就有明显往单孔频谱接近的趋势, 也造成相对较高的整体音压级(图14-16) 为更清楚呈现孔间隙对噪音频谱的影响, 这三群喷嘴
中, 三支1mm 孔径的平口喷嘴,5x1mm, 10x1mm, 13x1mm, 其音量经调整後的频谱显示於下列三图中. 流量均为每孔
20SLM. 为调整不同孔数的音压差异, 以5x1mm 喷嘴为基准, 其音压不调整, 10x1mm 喷嘴的音压级则每一频带均减去10Log(10/5)=3 dB, 13x1mm 喷嘴每一频带的音压级减去10Log(13/5) dB. 如果每一喷孔的流场及音源独立而不受邻近喷流影响, 经此调整後, 此三条频谱曲线应重合. 因此实际观察到的差异, 代表了喷孔间互相作用的影响.
100010000
Frequency(Hz)50
60
70
80
90
100
d B A
图三十二 频率与音压关系(相同孔径)，测量角度30度。

100010000
Frequency(Hz)40
50
60
70
80
d B
图三十三 频率与音压关系(相同孔径)，测量角度90度。

100010000
Frequency(Hz)40
50
60
70
80
d B
图三十四 频率与音压关系(相同孔径)，测量角度135度。

在高频时的喷流音压有重合现象，再度验证了越高频的
噪音其音源越接近出口.而因喷流汇合後的音压分布於较低频区，因此间隙较小的多孔喷嘴(10x1mm, 及13x1mm)有相对较高的低频噪音.
050100150200250300
Mass Flow Rate(SLM)60
70
80
90
100
110
d B A
图三十五 流量与音压关系(相同比例)，测量角度30度。

050100150200250300
Mass flow rate (SLM)60
70
80
90
d B A
图三十六 流量与音压关系(相同比例)，测量角度90度。

4080120160200240
Mass flow rate (SLM)60
65
70
75
80
8590
d B A
图三十七 流量与音压关系(相同比例)，测量角度135度。

(35, 36, 37, 删掉好了, )
图三十五、三十六和三十七中，喷嘴口径为比1，观察
其音压变化，口径比例不变下，单孔音压与多孔音压的变化比例差异不大，可能为喷口间气流作用的影响关系。

而在与的喷嘴，阻流预期会发生在80SLM ，和10x1mm 的喷嘴，阻流预期发生再160SLM 时，当阻流发生时，产生震波。

但图中震波生成後，其音压上升趋势并未有明显的变化。

(五) 震波图 (这部份移至冲力与流量之前, 每张图要加注
是那支喷嘴, 及其流量) 还有图的长宽比要维持, 这是照片, 长宽比不能乱动)
此节将介绍不同群组内，阻流发生前後的气流影像，在
阻流未发生前的气流图示为(a)，产生震波的图示为(b)。

(a) (b)
(a) (b)
(a) (b) 图三十七第一群喷嘴阻流发生前後气流影像。

(a) (b)
(a) (b)
(a) (b) 图三十八第二群喷嘴阻流发生前後气流影像。

(a) (b)
图三十九第三群喷嘴阻流发生前後气流影像。

如果假设音速为345m/sec, 则阻流应发生在相当於每1mm孔, 流量等於16SLM时. 对此三群喷嘴, 其流量分别为80SLM, 160SLM, 208SLM. 由图可看出震波生成的流量与预估流量接近.。