旋转的空气动力机械，如飞机螺旋桨旋转时与空气相互作用，连续产生压力脉动，从而辐射噪声，称为旋转噪声。

桨叶每转动一周，就通过其运动轨迹上某一点一次。通过该点时叶片的背面受到空气的阻力脉冲，则叶片的反作

用使空气向后运动，而叶片正面的负压脉冲把空气向前吸引。下一个叶片转动，通过这一点时重复上述过程。在

单位时间内通过的叶片越多，则产生的压力脉冲越多。按照傅里叶分析，这一系列压力脉冲可以分解为一个与时

间无关的直流压力和以单位时间通过的叶片数目为基础的一系列高次压力谐波的和。其中直流压力可以理解为飞

机螺旋桨拖曳飞机的引力，或是风机中赖以产生气流的压力。而以叶片通过次数为基频的压力谐波，在其压力扰

动足够强、频率在人耳听觉范围内时，产生旋转噪声。旋转噪声的谐波频率fi如式(1)所示：

式1

式中 i——谐波数，i=1，2，3，…；

n——叶片每分钟转动次数；

z——叶片数。

旋转噪声各谐波分量的相对强度 取决于压力脉冲的形状以及叶片宽度。压力脉冲越尖

锐，则各谐波相对强度的差越小。

旋转噪声频率是叶片通过频率与其高次谐波频率的合成，图1为典型旋转噪声谱。

图1典型旋转噪声谱

一个具有两个叶片的叶轮以3300r/min的速度旋转，其噪声窄带分析结果：基频为110Hz二次与三次谐波分别为

220Hz、330Hz，如图2所示。由理论分析和实验得知，增加叶片数目可相应地减少旋转噪声中有效谐波数，即可

降低旋转噪声。如果叶片数目加倍，原来的奇次谐波成分被去掉，一般情况下旋转噪声的声压级可降低3dB。由

图3可看出，在额定功率下螺旋桨的叶片数目及叶片尖端速度对其旋转噪声的影响。

图2旋转噪声谐波图

图3螺旋叶片数和叶片尖端速度与旋转噪声关系（B为叶片数）

由图 3可看出，叶片尖端速度越高（即M越大）则旋转噪声越强。此外，谐波噪声成分增强的速度大于基频噪声，

这是飞机螺旋桨、涡轮喷气机的涡轮具有突出的高调刺耳声的原因。

假设旋转叶片产生的压力脉冲是矩形的，则可以推导出旋转噪声的谐波声压级p;，如式(2)所示：

式2

式中i——谐波次数，i=1，2，3，··

pi—在与叶片旋转轴成Θ角，又距叶片轴心为ro处的第i次谐波的声压级：

z——叶片数目；

@。——叶片旋转角速度；

c——声速；

R.——叶片有效长度；

Q——总转动力矩；

T——总推力；

J——以i为自变量的柱塞贝尔函数。

已知叶片旋转产生的总推力和总力矩，就可计算出各谐波的声压级。取R=0.8R(R为叶片长度），计算结果一般

与实测数值是一致的。此时p；可以写成式(3)：

式3

^{式中，M=（马赫数）}

式(2-1-16)中的旋转噪声是由两个方向的压力脉冲合成的，一个是沿轴线方向的压力脉冲，一个是在旋转平面上的

扭转力脉冲。这两种压力脉冲辐射噪声的指向性分别由-cosΘJ_i（  sinΘ)和J_{i（  sinΘ)}决定，合成旋转噪声的

指向性如图4所示。显然，旋转噪声在叶片的背面一侧较强，而正面较弱。当叶片尖端速度不是很高，即马赫数 M<1时

，旋转噪声不是很强：当叶片尖端速度接近或超过1个马赫数时，旋转噪声非常强，并且高次谐波噪声高于基频噪声。

谐波阶次愈高，噪声愈强。如涡轮喷气发动机的进口噪声就是典型的涡轮压气机的旋转噪声，以叶片通过频率为基频

的各次谐波非常突出，具有令人生厌的高频刺耳啸叫声。

图4旋转噪声指向性

叶片尖端速度较高的轴流风机或离心风机，也呈现明显的旋转噪声。但是，对于叶片尖端速度较低的风机，则旋

转噪声较低，往往被涡流噪声掩盖。

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