Abstract
The in-duct acoustical sources of fluid machines are often characterized by the source impedance and strength using the linear time-invariant model. However, negative resistances, which are physically unreasonable, have been found throughout various measurements of the source properties in IC-engines and compressors. In this paper, the effects of the time-varying nature of fluid machines on the source characteristics are studied analytically. For this purpose, the simple fluid machine consisting of a reciprocating piston and an exhaust is considered as representing a typical periodic, time-varying system and the equivalent circuits are analyzed. Simulated measurements using the analytic solutions show that the time-varying nature in the actual sources is one of the main causes of the negative source resistances. It is also found that, for the small magnitude of the time-varying component, the source radiates large acoustic power if the piston operates at twice the natural frequency of the static system. or integral submultiples of that rate.
유체기계 덕트 내 음원은 흔히 선형 시불변 모델을 이용하여 음원 임피던스와 강도로 특성화되어진다. 그러나 내연기관 및 압축기 음원에 대한 여러 측정에서 물리적으로 타당하지 않은 부의 저항이 보고된 바 있다. 본 논문에서는 유체기계의 시변성이 음원특성에 미치는 영향에 대하여 해석적으로 연구하였다. 이를 위하여 왕복동 피스톤 및 배기계로 구성된 간단한 유체기계를 전형적인 주기적으로 시변하는 계로서 다루었으며 등가음향 회로를 해석하였다. 해석 해를 이용한 모사측정에서는 실제 음원의 시변성이 부의 저항에 대한 주요한 원인임을 볼 수 있다. 비교적 작은 시변항의 크기를 가지는 경우에 피스톤이 정적 계의 고유진동수의 두 배 또는 그 정수로 나뉜 주파수로 작동한다면 음원이 큰 음향 파워를 방사하게 됨을 알 수 있다.
