유한한 길이를 갖는 얇은 탄성도관 안의 회전하는 이극소음원에 의한 방사

Abstract

유한한 길이를 갖는 얇은 탄성 도관내에서 회전하는 이극소음원에 의한 방사문제를 수치적으로 해석하였다. 회전음원을 주파수영역에서 해석하기 어려우므로 정지된 Kirchhoff음원을 이용하여 표현하였다. 회전하는 이극소음원으로부터 형성되는 음장은 Lowson의 식을 이용하여 해석하였으며, Kirchhoff 음원을 구성함에 있어서 표면의 압력미분값을 수학적으로 유도하였다. 엄밀하게 유도된 Kirchhoff 음원은 원래의 음원에 의해 형성된 음장을 비교함으로써 검증되었으며, 기존의 수치적인 방법으로 구해졌던 Kirchhoff 음원과 비교해서 계산시간을 단축하고 정확한 결과를 얻음을 보였다. Kirchhoff 음원, 경계요소법, 유한요소법을 연계해석할 수 있는 식을 유도하였으며 이를 통해 유한한 길이를 갖는 얇은 탄성 도관내에서 회전하는 이극소음원에 의한 방사문제를 해석하였다. 도관에 의한 영향 비교를 위해 회전하는 이극소음원이 자유음장내에 있을때, 강체도관내에 있을때, 탄성도관내에 있을때를 각각 해석하였다. 강체도관내에 회전이극음원이 있는 경우 음원의 각 Blade passage Frequency(BPF)는 도관의 회전모드과 밀접하게 연관되어 도관내에서 전파되거나 혹은 감쇄되었다. 따라서 자유음장내에 존재하는 이극소음원과는 매우 다른 방사특성을 보였으며, 전파되는 경우(cut-on)는 도관밖으로 방사가 잘 이루어지는 것을 확인할 수 있으나 감쇄되는 경우(cutoff)에는 거의 방사가 이루어지지 않았다. 하지만 탄성도관인 경우에는 비록 감쇄되는 경우(cutoff)라고 하더라도 도관벽의 진동에 의해서 소음방사가 이루어지며 따라서 강체도관인 경우보다 방사소음이 증가되었다. 감쇄되는 경우와 달리 전파하는 경우는 탄성도관의 진동에 의해서 소음증가는 이루어지지 않았지만 방사방향이 변화하였다. 이러한 변화들은 이극소음원의 방향에 따라 다른 경향을 보였으며 특히 drag 성분에 의해 더 강하게 나타났다.