PROPULSION WIND TUNNEL NOISE PREVENTION

analyze noise problems. Firstly, this study will use CFD software to construct the simulation way of wind tunnel test equipment and acoustic field. Secondly, it will simulate transient flow field and spectrum. Both numerical result and experiment detections show that the maximum noise is at the same location. Finally, this study purposes some candidate of strategies about noise prevention at the noise sources to achieve the goal of wind tunnel facility noise prevention.

關於噪音可視化的研究，有許多以發表文獻及理論探討，運用波束形成法來偵測噪音源位置在時域及頻域上皆已發展出了許多演算法，最常見的兩種演算法分別為時域的Delay and sum(DAS)和頻域的 Minimum Variance Distortionless Response (MVDR)、Smith等人在2007年發表使用麥克風陣列量測之實際應用於飛機起落架的噪音量測，硬體設備的設計方面，由Brüel & Kjær公司也提供了一系列陣列圖形的研究與建議，探討規則陣列與不規則陣列對於解析度與聲源辨識能力的影響。最後，為了達到減噪的目的，由文獻擬定適合的噪音防制對策，在不影響原風洞試驗環境的情況下，考量成本與實務，配合可視化聲源位置研究，以設計符合規格之隔音罩達成研究並解決問題的目標

本研究之系統架構:本系統使用16支PCB130D20麥克風，排列方式考量實際應用與分析的方便性，採用圓形規則陣列，外觀如圖一及圖二所示，搭配網路攝影機及NI PXI訊號擷取卡。如圖三，將麥克風陣列所量測的聲音，透過PXI系統在通道間訊號延遲時間較短，可以得到精準的訊號。再運用LabView所開發之音訊分析程式，將量測時的聲音記錄下來，進行主要噪音頻段之頻譜分析，而針對不同頻段使用所開發的Beamformer程式產生聲壓圖，可以找出不同頻段中主要噪音源的位置，分析可能的成因，

也可以透過音量正規化後相對地重現現場噪音情形，方便在時間軸上分析聲壓的變化。量測噪音時兼顧量測人員安全，整套系統可以使用網路遠端遙控方式，進行遠端監控。

圖一麥克風陣列聲源量測系統圖二麥克風圓陣列排列示意圖

圖三系統架構流程圖

簡報結論: 本研究主要針對噴射推進氣動設備吹試過程中，聲壓較顯著的 1KHz 以下噪音作進一步分析。由此頻段作噪音可視化分析圖，藉由麥克風陣列經理論運算，使用兩種不同波束形成演算法，DAS 及 MVDR，將聲壓轉換成二維漸層色塊之矩陣圖形，再等比例疊合至噴射推進氣動設備量測區段，進行分析及比較，由兩種理論計算出實驗結果得知，噴射推進氣動之二次噴嘴處為顯著之噪音源，且MVDR 演算法對於聲源可視化的偵測能力較 DAS 理論顯著，最後對噪音源特性進行分析，由於整體系統無法由內部改變流場及實驗環境減少噪音，

故建議針對噪音源產生區段，使用外部包覆方式，設計隔音罩，並以穿透損失理論，推算出隔音罩減少噪音聲壓值，作為改善之依據，但實際效果還必須考慮材料成本及製作空間限制。

本研究藉由模擬及量測結果，找出噪音源，並提出隔音對策建議，對於噴射推進氣動噪音防治有實質應用性。

本研究完成項目:

z 運用 16 支圓型陣列麥克風搭配音訊擷取卡及 Labview 軟體擷取出所需抑制的主要噪音頻。

z 實現噪音源定位以及聲壓準位量測，有效找出噪音發生位置以及其共振範圍。

z 使用 DAS 及 MVDR 兩種理論實現噪音可視化二維圖片並進行比較 z 達成麥克風陣列接收噪音並即時顯示二維色塊表示噪音源位置。

z 最後針對噪音源抑制，進行噪音點的機械結構減振建議，有效對震動源進行減噪隔音。

二、心得（可含照片）

參與國際會議除發表個人近期研究成果外，亦可瞭解目前其他研究單位最新的發展情況、尋求具潛力的研究方向以及語言上的溝通與交流。每位作者的報告大約為20 分鐘，可以讓其他學者有初步的認識，對當今國際上研究的趨勢、進度、方法都有基本的認識，這對我們的研究是很大的幫助。會場中，認識包括來自美國、英國、日本、韓國、芬蘭、中國、加拿大的許多學者。亦相互分享彼此的研究內容與經驗。

本屆會議收錄論文數量重於Noise Sources、Measurement, Simulation and Signal Processing、

Propagation, Measures and Active Control、Sound Evaluation、Vibration Evaluation、Environmental Noise 等領域的整合上，其中許多有關噪音振動與控制理論、Machine Interface,主題的論文。

個人認為此方面之主題較台灣相關的研究成果深入且完整。國內學者自行研究投稿的論文，

主要在Simulation and Signal Processing 主題的範圍。

其他心得收穫可供分享：

（一）參加人數眾多，計 1485 註冊人數，Keynote speakers 學術聲望崇高，更能與國際接軌，

放大自己的世界觀。

（二）十分鼓勵學生從事學術工作和促成其學術研究工作上的成熟與獨立性。

（三）借由出國參與演討會此次的契機，了解到自己在國際上的競爭力在哪?優勢在哪?

（四）非英語系國家間的交流，在語言的使用上反而更為便利而游刃有餘，因為對於所有與會者來說，英語幾乎都只是工具性的角色，所以在彼此溝通對談時，反而撇開了關於翻譯的精準性問題，而能夠更為直接地介入所欲討論和關心的重點，

一、考察參觀活動(無是項活動者，或前已敘述者可省略此項)

本次研討會並未安排研究單位參訪

二、建議

鼓勵可以參與非僅是會議形式的活動，同時也鼓勵在出國參與會議時，也能同時運用與會期間，趁著難得的機會，多多參加討論，可促進對於各國學術現況、機構活動和未來發展的規劃。個人此次帶領學生參國際會議收穫許多，除感受到國外論文研究的專業態度以及熱絡的開會氣氛，與與會的學生教授也都提供適當良好的問題指教，充分達到教學相長的目的，更接受到了國際專業產學界的相關人員的指導與建議，對於往後的研究有良好的國際競爭，希望未來學校能夠多多鼓勵學生參與國際會議，或者邀請知名研究學者來校出席國際會議，這對於學生研究能更有斬獲，而校方在國際研究領域的能見度更能提高，不僅僅只是著重於電機資訊領域方面，機械或土木工程領域能提供更好的研究機會，這樣才能全面發展，對於往後的研究生會又更正面的幫助。個人參加本次研討會獲益良多，有許多的機會能夠與國際級學校進行交流，積極走向國際取經、增進台灣學術與教育在國際間的能見度，並且有機會邀請國外學者進行對本校的參訪，以提升師生與國際接軌的機會，也為台灣高等教育國際化盡一分心力。

五、攜回資料名稱及內容

z 會議光碟(各國發表論文及 keynote paper) z 會議行程

z 會議論文摘要紙本 z 當場設置攤位廠商型錄

六、其他

會議圖片: (簡報會場內禁止拍照)

會場

國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告

日期： 101 年 10 月 30 日

一、參加會議經過

此次的 INTERNOISE 2012 and ASME NCAD, (Inter.noise 2012)會議如期在 2012 年 8 月 19 日於紐約 Marriott Marquis Hotel 正式揭開為期五天的會議，參加人數及論文篇數創新高，計有 1063 technical papers, 1485 registrants, and 68 exhibitors 及五場 keynote 演講發表當今各類音訊、噪音與震動的分析及抑制，及其未來發展趨勢，有許多歐美、日本、韓國中國大陸以及的專家們前來共同參與。共有 66 項的子題探討各國研究專題會議，個人參加的專題會議為 Aircraft and Space System Noise & Vibration。個人論文會議安排在 08/21 日 11:30 進行 20 分鐘口頭報告，11:30 為 Aircraft and Space System Noise & Vibration session, 探討動力元件、系統、

結構之噪音及抑制方式。我主要報告藉由波束形成法(Beamforming)演算法及整合 NI-PXI 擷取卡發展出一套完整的麥克風陣列軟硬體系統。先後於無響室及戶外進行雙頻聲源測試，驗證系統可行性。最後本系統實地應用於分析風力機葉片或噴射推進氣動設備進行吹試時之噪音頻譜及聲壓大小，並計算出聲場之可視化聲壓圖，以及聲源定位。進而依據實驗結果，提出可能之減噪方案，以達成噴射推進氣動噪音防治的目的。摘要如下:

For improving the wind tunnel noise which reduces by supersonic air fluid, this study develops a microphone array system that integrates beamforming algorithm and NI-PXI data acquisition (DAQ) system. Using 16 channel uniform circular microphones array to measure the noise caused by the jet propulsion system. For prove the feasibility of the microphone system, this system passed the dual frequency test inside the Anechoic chamber and outdoor in succession. Then the system analyzes the sound pressure level (SPL) and frequency spectrum when undergoing wind tunnel tests, acquires SPL visualized contour of sound filed, and localize the sound sources. Furthermore, with the improvement of the life quality, the noise induced by aero acoustic becomes one of the most important and complicated problems of the noise control. This study develops simulation method to analyze noise problems. Firstly, this study will use CFD software to construct the simulation way of

計畫編號 NSC 100-2221-E-009 -134 -

計畫名稱風力發電系統強健控制與性能監測技術研究 (1/3) 出國人員

姓名鄭泗東服務機構

及職稱

國立交通大學機械工程學系副教授

會議時間 2012 年 08 月 19 日

2012 年 08 月 24 日會議地點美國、紐約會議名稱 (中文)

(英文) INTERNOISE 2012

發表論文題目

(中文)

(英文)

THE APPLICATION OF MICROPHONE ARRAY SYSTEM AND NUMERICAL FLUID ALGORITHM FOR JET

wind tunnel test equipment and acoustic field. Secondly, it will simulate transient flow field and spectrum. Both numerical result and experiment detections show that the maximum noise is at the same location. Finally, this study purposes some candidate of strategies about noise prevention at the noise sources to achieve the goal of wind tunnel facility noise prevention.

配合可視化聲源位置研究，以設計符合規格之隔音罩達成研究並解決問題的目標

本研究之系統架構:本系統使用16支PCB130D20麥克風，排列方式考量實際應用與分析的方便性，採

在文檔中風力發電系統強健控制與性能監測技術研究 (頁 43-51)