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研究生： 謝培升
Pei-Sheng Hsieh
論文名稱： 轉軸系統之聲場分析
The acoustic field analysis of a rotationg beam
指導教授： 黃以玫
Yii-Mei Huang
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
畢業學年度： 97
語文別： 英文
論文頁數： 93
中文關鍵詞： 旋轉樑 、聲場 、氣動聲學
外文關鍵詞： aero-acoustic, acoustic field, rotating beam
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    • 本篇文章主要目地為探討轉軸系統在旋轉時所產生的振動與噪音問題。首先建立轉軸的振動方程式，本文以漢米爾頓定理做為基礎，推導得轉軸系統之運動方程式，系統之外力可由週期性外力模擬之，再導入格勒金法，進而求取位移近似解。接著考慮噪音的部分，轉軸系統於運動過程中，系統之振動造成附近空氣分子擾動，此擾動現象即可產生氣動噪音，亦是本文所探討之要點。對於此現象本研究引用萊特希爾所提出之理論，並由Ffowcs Williams與Hawkings延伸而得的氣動聲學理論，進行轉軸系統周圍的聲場計算，並藉由分析、討論來瞭解系統之特性。

    This article focuses on vibration and noise prediction of a rotating beam. The governing equations of a rotating beam, subjected to a periodic point force, are first established by using the Hamilton’s principle and Galerkin’s method. Then, the displacement is solved. Aerodynamic theory, introduced by Lighthill and improved by Ffowcs Williams and Hawkings, can be used for predicting the developed noise of a body in motion. The noise of the rotating beam is calculated based on this theory. Parameter studies are presented.

    目錄…………………………………………………………………I 圖索引…………………………………………………………… IV 表索引……………………………………………………………VII 符號說明…………………………………………………… …VIII 第一章 緒論……………………………………………………… 1 1.1 前言………………………………………………………… 1 1.2 文獻回顧…………………………………………………….2 1.3 內容架構…………………………………………………….4 第二章 轉子系統運動方程式…………………………………….5 2.1 運動方程式之推導………………………………………….5 2.1.1 動能、彈性位能及外力功………………………………7 2.1.2 漢彌爾頓定理(Hamilton’s principle) ………… .9 2.1.3 系統外力……………………………………………….10 2.2 系統離散化……………………………………………… .11 2.3 轉軸系統之位移解…………………………………………13 第三章 氣動聲學與轉軸系統……………………………………16 3.1 萊特希爾的聲學類比理論…………………………………17 3.2 Ffowcs williams-Hawkings方程式(FW-H方程式)………21 3.3 轉軸系統之聲壓……………………………………………24 3.3.1 聲壓函數與傅立葉分析……………………………… 25 3.3.2 速度相關噪音源……………………………………… 27 3.3.3 負載噪音……………………………………………….30 3.4 與克赫積分式之比較………………………………………37 第四章 數值分析結果與討論……………………………………41 4.1 轉軸系統之自然頻率………………………………………41 4.1.1 轉軸系統之模態分析………………………………… 43 4.2 轉軸表面壓力與表面速度…………………………………44 4.2.1轉軸聲壓 項與 項之比較………………………… 46 4.3 轉軸聲壓與近場項之影響…………………………………47 4.4 轉軸聲壓與觀察假度之影響………………………………48 4.5 轉軸系統於空間中之聲場分析……………………………51 4.6 轉軸系統之聲壓頻譜………………………………………52 第五章 結論與建議………………………………………………53 5.1 結論整理……………………………………………………53 5.2 建議…………………………………………………………55 參考文獻………………………………………………………… 57

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