Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences (한국항공우주학회지)

The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences (한국항공우주학회)
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Radiation Characteristics of Noise Generated by Steady Loading on Rotating Blade

회전익 표면의 정상하중에 의한 소음의 방사특성

  • 전원주 (국가수리과학연구소 산업수학연구부) ;
  • 이덕주 (한국과학기술원 항공우주공학과)
  • Published : 2008.04.01
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Abstract

Loading noise generated by steady aerodynamic force exerted on the rotating body surface is theoretically analyzed and its radiation characteristics is examined as a fundamental research of helicopter rotor noise. For simplicity, the force exerted on each blade is not distributed but concentrated at one point and the noise is evaluated by using Lowson' exact formula with a discussion of the physical meaning of each term in the formula. For a single point force rotating with various angular frequencies, we investigated the radiation characteristics and theoretically explained the physical behavior at near and far-field. By investigating the amplitude of acoustic pressure with various distances, we observed the different decreasing ratio at near- and far-field with the discussion of the effect of acceleration of angular frequency. Finally, the phenomenon that the noise level is reduced everywhere as the number of blade increases is explained with the suggestion of a noise reduction idea, the limitations of this study, and the future research topics.

회전하는 물체의 표면에 걸리는 정상하중에 의해 발생되는 소음을 이론적으로 해석하여 그 방사특성을 분석하였다. 해석의 편의성을 위해, 물체의 표면에 걸리는 힘은 표면 전체에 고루 분포된 분산하중이 아닌 한 점에 집중된 점하중으로 표현하였고, 소음계산은 엄밀한 Lowson의 하중소음식을 사용하였다. Lowson 식의 각 항들을 수학적으로 보다 자세하게 구분하여 각 항들이 가지는 물리적 특성에 대해 논의하였다. 회전각속도를 변화시켜가며 단일 점하중에 의해 발생되는 소음의 방사특성을 근거리 및 원거리에서 조사하였고 그에 대한 이론적 근거를 제시하였다. 또한 거리에 따른 음압의 크기를 조사하여 근거리와 원거리에서의 음압감소비율 및 회전각가속도의 역할에 대해 논의하였다. 마지막으로, 점하중의 개수가 증가될 때 소음이 오히려 감소하는 현상을 설명함과 더불어 소음저감의 방안과 그 한계점 및 향후 연구주제에 대하여 논의하였다.

Keywords

References

  1. Gutin, L., "On the sound field of a rotating propeller", Phys. Z. SowjUn. Vol. 9, 1936, pp. 57-71 [English Translation: N.A.C.A tech. Memo. No. TM1195, (Oct. 1948)]
  2. Tyler, J. M. and Sofrin, T. G., "Axial flow compressor noise studies", Trans. Cos. Auto. Eng., Vol. 70, 1962, pp. 309-332
  3. Lowson, M. V., "The sound field for singularities in motion", Proc. R. Soc. Series A Vol. 286, 1965, pp. 559-572
  4. Lowson, M. V. and Ollerhead, J. B., "A theoretical study of helicopter rotor noise", Vol. 9, No. 2, 1969, pp. 197-222 https://doi.org/10.1016/0022-460X(69)90028-5
  5. Wright, S. E., "Sound radiation from a lifting rotor generated by asymmetric disk loading", J. Sound Vib., Vol. 9, No. 2, 1969, pp. 223-240 https://doi.org/10.1016/0022-460X(69)90029-7
  6. Lowson, M. V., "Theoretical analysis of compressor noise", J. Acoust. Soc. Am., Vol. 47, 1970, pp. 371-385 https://doi.org/10.1121/1.1911508
  7. Morfey, C. L. and Tanna, H. K., "Sound radiation from a point force in circular motion", J. Sound Vib., Vol. 15, No. 3, 1971, pp. 325-351 https://doi.org/10.1016/0022-460X(71)90428-7
  8. Lighthill, M. J., "On sound generated aerodynamically. I General theory", Proc. R. Soc. Series A., Vol. 211, 1952, pp. 564-587
  9. Goldstein, M. E., Aeroacoustics, McGraw-Hill, New York, 1976, pp. 67-72
  10. Dowling, A. P. and Ffowcs Williams J. E., Sound and sources of sound, Ellis Horwood, Chichester, 1983, pp. 157-163
  11. Crighton, D. G., Dowling, A. P., Ffowcs Williams, J. E., Heckl, M. and Leppington, F. G., Modern Methods in Analytical Acoustics, Springer-Verlag, London, 1992, pp. 313-334

Cited by

  1. Validation of Noise Prediction Theory Using Scaled Rotor Experiment for Hovering Condition vol.40, pp.3, 2012, https://doi.org/10.5139/JKSAS.2012.40.3.201