旋轉(zhuǎn)的空氣動力機械，如飛機螺旋槳旋轉(zhuǎn)時與空氣相互作用，連續(xù)產(chǎn)生壓力脈動，從而輻射噪聲，稱為旋轉(zhuǎn)噪聲。

槳葉每轉(zhuǎn)動一周，就通過其運動軌跡上某一點一次。通過該點時葉片的背面受到空氣的阻力脈沖，則葉片的反作

用使空氣向后運動，而葉片正面的負壓脈沖把空氣向前吸引。下一個葉片轉(zhuǎn)動，通過這一點時重復(fù)上述過程。在

單位時間內(nèi)通過的葉片越多，則產(chǎn)生的壓力脈沖越多。按照傅里葉分析，這一系列壓力脈沖可以分解為一個與時

間無關(guān)的直流壓力和以單位時間通過的葉片數(shù)目為基礎(chǔ)的一系列高次壓力諧波的和。其中直流壓力可以理解為飛

機螺旋槳拖曳飛機的引力，或是風(fēng)機中賴以產(chǎn)生氣流的壓力。而以葉片通過次數(shù)為基頻的壓力諧波，在其壓力擾

動足夠強、頻率在人耳聽覺范圍內(nèi)時，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)噪聲。旋轉(zhuǎn)噪聲的諧波頻率fi如式(1)所示：

式1

式中 i——諧波數(shù)，i=1，2，3，…；

n——葉片每分鐘轉(zhuǎn)動次數(shù)；

z——葉片數(shù)。

旋轉(zhuǎn)噪聲各諧波分量的相對強度 取決于壓力脈沖的形狀以及葉片寬度。壓力脈沖越尖

銳，則各諧波相對強度的差越小。

旋轉(zhuǎn)噪聲頻率是葉片通過頻率與其高次諧波頻率的合成，圖1為典型旋轉(zhuǎn)噪聲譜。

圖1典型旋轉(zhuǎn)噪聲譜

一個具有兩個葉片的葉輪以3300r/min的速度旋轉(zhuǎn)，其噪聲窄帶分析結(jié)果：基頻為110Hz二次與三次諧波分別為

220Hz、330Hz，如圖2所示。由理論分析和實驗得知，增加葉片數(shù)目可相應(yīng)地減少旋轉(zhuǎn)噪聲中有效諧波數(shù)，即可

降低旋轉(zhuǎn)噪聲。如果葉片數(shù)目加倍，原來的奇次諧波成分被去掉，一般情況下旋轉(zhuǎn)噪聲的聲壓級可降低3dB。由

圖3可看出，在額定功率下螺旋槳的葉片數(shù)目及葉片尖端速度對其旋轉(zhuǎn)噪聲的影響。

圖2旋轉(zhuǎn)噪聲諧波圖

圖3螺旋葉片數(shù)和葉片尖端速度與旋轉(zhuǎn)噪聲關(guān)系（B為葉片數(shù)）

由圖 3可看出，葉片尖端速度越高（即M越大）則旋轉(zhuǎn)噪聲越強。此外，諧波噪聲成分增強的速度大于基頻噪聲，

這是飛機螺旋槳、渦輪噴氣機的渦輪具有突出的高調(diào)刺耳聲的原因。

假設(shè)旋轉(zhuǎn)葉片產(chǎn)生的壓力脈沖是矩形的，則可以推導(dǎo)出旋轉(zhuǎn)噪聲的諧波聲壓級p;，如式(2)所示：

式2

式中i——諧波次數(shù)，i=1，2，3，··

pi—在與葉片旋轉(zhuǎn)軸成Θ角，又距葉片軸心為ro處的第i次諧波的聲壓級：

z——葉片數(shù)目；

@。——葉片旋轉(zhuǎn)角速度；

c——聲速；

R.——葉片有效長度；

Q——總轉(zhuǎn)動力矩；

T——總推力；

J——以i為自變量的柱塞貝爾函數(shù)。

已知葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的總推力和總力矩，就可計算出各諧波的聲壓級。取R=0.8R(R為葉片長度），計算結(jié)果一般

與實測數(shù)值是一致的。此時p；可以寫成式(3)：

式3

^{式中，M=（馬赫數(shù)）}

式(2-1-16)中的旋轉(zhuǎn)噪聲是由兩個方向的壓力脈沖合成的，一個是沿軸線方向的壓力脈沖，一個是在旋轉(zhuǎn)平面上的

扭轉(zhuǎn)力脈沖。這兩種壓力脈沖輻射噪聲的指向性分別由-cosΘJ_i（  sinΘ)和J_{i（  sinΘ)}決定，合成旋轉(zhuǎn)噪聲的

指向性如圖4所示。顯然，旋轉(zhuǎn)噪聲在葉片的背面一側(cè)較強，而正面較弱。當(dāng)葉片尖端速度不是很高，即馬赫數(shù) M<1時

，旋轉(zhuǎn)噪聲不是很強：當(dāng)葉片尖端速度接近或超過1個馬赫數(shù)時，旋轉(zhuǎn)噪聲非常強，并且高次諧波噪聲高于基頻噪聲。

諧波階次愈高，噪聲愈強。如渦輪噴氣發(fā)動機的進口噪聲就是典型的渦輪壓氣機的旋轉(zhuǎn)噪聲，以葉片通過頻率為基頻

的各次諧波非常突出，具有令人生厭的高頻刺耳嘯叫聲。

圖4旋轉(zhuǎn)噪聲指向性

葉片尖端速度較高的軸流風(fēng)機或離心風(fēng)機，也呈現(xiàn)明顯的旋轉(zhuǎn)噪聲。但是，對于葉片尖端速度較低的風(fēng)機，則旋

轉(zhuǎn)噪聲較低，往往被渦流噪聲掩蓋。

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