西北工业大学硕士学位论文
?21?22? 2P(z,t)?2?2P(z,t)??P(z,t)?0
R???C?t?zC?t此方程可分离变量法将变量t分离
（2-47）
P(z,t)?P(z)ej?t
于是（2-46）式化为
??22k2P(z)?KP(z)?jP(z)?0?2?R??z ? （2-48） 2?2?P(z)?KZP(z)?02??z?式中，K＝
?2k2，KZ?K2?jcR?
（2-47）式的解为：
P(z)?Ae?jkzz?Bejkzz （2-49） 可见在管内传播着两种波：右行波Ae?jkzz和左行波Bejkzz。由此可推导出微穿孔板消声器的传递损失TL。
设上游的入射波和反射波分别为：
Pi?Pi0e?jkz Pr?Proejkz
下游透射波为：
Pt?Pt0e?jk(Z?1)
由消声器前端声压连续和体积速度连续得：
Pi0?Pr0?A?B （2-50）
即
Pi0?Pr0?g?A?B? （2-52）
Pi0PKAKB ?r0?z?z （2-51）
?0c0?1c0???? 17
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式中g?Kz K由消声器末端声压连续 体积速度连续得：
Ae?jKZl?BejKZl?Pt0 （2-53） Age?jKZl?BgejKZl?gPt0 （2-54）
由 （2-50）（2-52）（2-53）（2-54）得
Pi0(g?1)2jKZl(g?1)2?jKzl （2-52） ?e?ePt04g4g在有效消声频带范围内，jKZl 的实部大于1,相应的－jKZl的实部小于―1,这样
ejKzl的模大的多，且前者系数比后者系数大的多，（2-54）式中的两项相比，后项
是小量可以忽略不计。
Pi0(g?1)2jKZl （2-56）
?ePt04g(g?1)2(g?1)2而对于，从精确计算值或g的二项式近似都可以看出，它的模接
4g4g(g?1)2(g?1)2近于 1如取＝1,由此造成的TL（消声量）的误差（TL=20lg
4g4g20lgejKZL＋
?20lgejKZLP）不超过1%,所以 i0?ejKZPt0K2?j2KR??? ?l?ejK2?j2kR?l
?c?exp?R0(jKZl??exp?lIm?TL=20lg
Pi02K＝8.68ImK2?j （2-57） Pt0R?这就是圆形微穿孔板消声器的消声量公式。但是，由于公式的根号内（K2?j2K）是复数，使用不方便，需进一步化为实变量函数形式。经推导可得： R???2?2KX4Kr?K?????R(r2?X2)?R2(r2?x2)2???2221/2??2KXTL?6.14??K2?22Rr?x???? （2-58）
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第三章 新舟60 飞机APU源噪声分析
飞机场使用反映，新舟60飞机APU噪声辐射较为严重，为了进一步提高新舟60飞机在停机状态的声学质量，西飞公司提出降低新舟60飞机APU安装噪声的任务。考虑新舟60飞机的APU是进口产品，APU本体不宜变动，只能在APU进排气管道中考虑降噪措施。
§3.1 APU进排气噪声特性分析
降噪方案与声源的特征有关。APU是一种高速旋转的流体机械，它主要有压气机、燃烧室和燃气涡轮等三大部件组成。由于气流在通过这些部件时气体的参数(包括压力、温度和密度)均会发生强烈的脉动，气流脉动的一部分能量以声波的形式向外传播就产生了APU的辐射噪声。APU向外辐射的主要声源有三个：（1）排气声源：（2）进气声源；（3）机匣透射声源。由于整个APU在发动机短舱包容之内，其中的机匣辐射噪声被有效屏蔽，可以不考虑其降噪问题。因此新舟60飞机APU降噪问题，主要针对排气管道噪声和进气管道噪声的降噪技术问题。
3.1.1 APU进排气噪声总体特征
APU排气噪声包括燃烧噪声、涡轮噪声和喷流噪声。其中新舟60飞机安装的APU 的环形燃烧室主要产生500HZ左右的低频燃烧噪声，噪声级的大小与负载有关，空载时，由于加热量小，声级较低，满载时声级较高；涡轮噪声的特征是带有强单音，涡轮转子与静子干涉单音频率为涡轮叶片通过频率及其倍频，满载时，由于燃气温度较高，声传播的介质阻抗增高，涡轮噪声的传播受阻，单音声级反而较低，而空载时由于声传播介质阻抗较低，因此空载时涡轮单音噪声反而较强；因为APU排气速度较低，根据著名的Lighthill关于喷流噪声声功率与喷流速度8次方成比例的关系，可以判断喷流噪声对于APU的排气管传播噪声贡献不大。
APU 进气管道传播噪声的主要特征是整个频谱显示宽频噪声和若干单音的混合噪声，其中单音噪声是由于压气机旋转以及叶片干涉产生的叶片通过频率及其倍频上噪声，在1000～10000HZ之间。进气噪声的指向性是对准进气管道轴线的位置的声级最大。
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3.1.2 压气机气动噪声的机理及其特点
新舟60飞机的APU压气机为离心式压气机，这种压气机产生的气动噪声在性质上是离散噪声与宽带噪声，这种噪声通过进排气管道传播出去。 （1） 宽带噪声
宽带噪声也称为涡流噪声，它是由气流流动过程中的随机流动产生的。在压气机内产生随机流动的脉动的过程包括：边界层中的紊流、来自叶片表面的涡流脱落、紊流来流在叶片表面撞击等。气动声学的理论分析指出，在包含有固体边界的流动噪声中，主流是亚音速情况下的宽带噪声主要是偶极子型。 （2） 离散噪声
离散噪声也称为旋转噪声，它以某个频率的基频和谐波的形式出现。这种噪声是叶轮叶片的旋转压力场、叶片旋转压力场与固体壁面的干涉等产生。另外，压气转子与进气流的湍流畸变干涉也会产生离散单音。
理论和实验研究表明，对于高速旋转的压气机，离散噪声与宽带噪声均是对外辐射的重要贡献。
3.1.3 涡轮气动噪声的机理及其特点
与压气机的噪声相似，涡轮噪声由单音噪声和宽带噪声组成。流过涡轮叶片的随机非定常流动或湍流，包括边界层、叶片尾迹、进口气流等中的湍流，产生涡轮宽带噪声，而涡轮叶片上的周期型压力脉动产生涡轮单音噪声。研究表明，涡轮噪声同压气机噪声相比其主要特点是：
（1）因为涡轮噪声辐射要通过喷流混合区的剪切层，使得涡轮离散单音噪声谱的形状发生了变化，往往单一的尖峰单音被加宽。
（2）燃烧系统对涡轮单音也有影响，因为燃烧室出口气流的温度和速度会随工况发生变化，而且会存在温度和速度的畸变。
3.1.4 燃烧噪声的机理及其特点
气体在燃烧室中的燃烧过程分为主燃烧区和混合区，在主燃烧区燃油喷入并点火燃烧，燃气温度可高达2000K左右，混合区内冷空气与热燃气混和降低燃气温度，为了促进主燃区内燃油与空气混合以及混合燃气与空气的参混，整个燃烧
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