旋轉的空氣動力機械，如飛機螺旋槳旋轉時與空氣相互作用，連續產生壓力脈動，從而輻射噪聲，稱為旋轉噪聲。

槳葉每轉動一周，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。下一個葉片轉動，通過這一點時重復上述過程。在

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

間無關的直流壓力和以單位時間通過的葉片數目為基礎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，或是風機中賴以產生氣流的壓力。而以葉片通過次數為基頻的壓力諧波，在其壓力擾

動足夠強、頻率在人耳聽覺范圍內時，產生旋轉噪聲。旋轉噪聲的諧波頻率fi如式(1)所示：

式1

式中 i——諧波數，i=1，2，3，…；

n——葉片每分鐘轉動次數；

z——葉片數。

旋轉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為典型旋轉噪聲譜。

圖1典型旋轉噪聲譜

一個具有兩個葉片的葉輪以3300r/min的速度旋轉，其噪聲窄帶分析結果：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，增加葉片數目可相應地減少旋轉噪聲中有效諧波數，即可

降低旋轉噪聲。如果葉片數目加倍，原來的奇次諧波成分被去掉，一般情況下旋轉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目及葉片尖端速度對其旋轉噪聲的影響。

圖2旋轉噪聲諧波圖

圖3螺旋葉片數和葉片尖端速度與旋轉噪聲關系（B為葉片數）

由圖 3可看出，葉片尖端速度越高（即M越大）則旋轉噪聲越強。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刺耳聲的原因。

假設旋轉葉片產生的壓力脈沖是矩形的，則可以推導出旋轉噪聲的諧波聲壓級p;，如式(2)所示：

式2

式中i——諧波次數，i=1，2，3，··

pi—在與葉片旋轉軸成Θ角，又距葉片軸心為ro處的第i次諧波的聲壓級：

z——葉片數目；

@。——葉片旋轉角速度；

c——聲速；

R.——葉片有效長度；

Q——總轉動力矩；

T——總推力；

J——以i為自變量的柱塞貝爾函數。

已知葉片旋轉產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），計算結果一般

與實測數值是一致的。此時p；可以寫成式(3)：

式3

^{式中，M=（馬赫數）}

式(2-1-16)中的旋轉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，一個是在旋轉平面上的

扭轉力脈沖。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，合成旋轉噪聲的

指向性如圖4所示。顯然，旋轉噪聲在葉片的背面一側較強，而正面較弱。當葉片尖端速度不是很高，即馬赫數 M<1時

，旋轉噪聲不是很強：當葉片尖端速度接近或超過1個馬赫數時，旋轉噪聲非常強，并且高次諧波噪聲高于基頻噪聲。

諧波階次愈高，噪聲愈強。如渦輪噴氣發動機的進口噪聲就是典型的渦輪壓氣機的旋轉噪聲，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旋轉噪聲指向性

葉片尖端速度較高的軸流風機或離心風機，也呈現明顯的旋轉噪聲。但是，對于葉片尖端速度較低的風機，則旋

轉噪聲較低，往往被渦流噪聲掩蓋。

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