風車音の周波数の特徴とその理由。

図が見やすくなるように修正しました。


風車音の周波数の特徴とその理由。

千葉県館山市の「房総かぜの丘」　にある、
出力　１５００ＫＷ、タワー高さ　６５ｍ、ブレード直径　７０．５ｍ、ナセル重量　５２トン
の風車音を計測してみました。

風車音の全体は次のグラフです。


下の2つの数値は音圧の２乗の和を計算したものです。20Ｈｚ以下では、0.082813、20Ｈｚ以上では、0.005817ですから、20Hz以下の成分のエネルギーは、20Ｈｚ以上の成分のエネルギーの14.2倍です。
　（エネルギーの比率は、20Hz以下は93.4％、20Hz以上は6.6％）

上のグラフの、0Hzから10Hzの辺りを拡大したものです。



音圧がピーク値となるときの周波数には次のような規則性があります。

音圧の単位はパスカルです。

周波数と音圧が上の様になる理由について、教えていただきたいと思っています。
よろしくお願いします。

質問者からの補足コメント

• 

  図１

  
    補足日時：2023/03/18 17:16

• 図２

  
    補足日時：2023/03/18 17:18

• 図３

  
    補足日時：2023/03/18 17:20

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  図４

  
    補足日時：2023/03/18 17:22

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  千葉県館山市の「房総かぜの丘」　にある、
  出力　１５００ＫＷ、タワー高さ　６５ｍ、ブレード直径　７０．５ｍ、ナセル重量　５２トン
  の風車音を計測してみました。
  
  風車音の全体は次のグラフです。
  図１
  図２
  下の2つの数値は音圧の２乗の和を計算したものです。20Ｈｚ以下では、0.082813、20Ｈｚ以上では、0.005817ですから、20Hz以下の成分のエネルギーは、20Ｈｚ以上の成分のエネルギーの14.2倍です。
  　（エネルギーの比率は、20Hz以下は93.4％、20Hz以上は6.6％）
  
  上のグラフの、0Hzから10Hzの辺りを拡大したものです。
  図３
  音圧がピーク値となるときの周波数には次のような規則性があります。
  図４
  音圧の単位はパスカルです。
  
  周波数と音圧が上の様になる理由について、教えていただきたいと思っています。
  よろしくお願いします。

    補足日時：2023/03/18 17:24

No.1 ベストアンサー 回答者： mimon01 回答日時： 2023/03/18 17:54

音圧が最大となる周波数は、約0.8Hzですから、羽の枚数に同期しているようです。

3枚羽でしょうから16rpm前後の回転速度で回っていると言えます。
(0.8cycle/s)/(3cycle/rev)*60(s/min)=16rev/min
1.6Hz, 2.4Hz, 3.2Hz 付近にもピークがありますが、それぞれ0.8Hzの2倍音、3倍音、4倍音ですね。
9.5Hz付近のピークは、よく分かりませんが、発電機の軸(1500rpm)に増速するための一段目の歯車の歯数によるものなのかも知れません。
0.7Hz以下の周波数は、暗騒音(自然の気流)の可能性がありますから、風車が止まっているときの値と比較する必要があるでしょう。

No.2 回答者： isoworld 回答日時： 2023/03/18 19:32

風車は羽が回転する周期に応じた周波数の風切り音がするのでしょう。

その基本周波数が0.8Hzになっているのだと思われます。

風車には羽が３枚ついているのが多いことも考慮に含めて、その整数倍の高調波も出ているはずなので、0.8Hzの上は1.6Hz（２次の高調波）、さらに2.4Hz（３次の高調波）、3.2Hz（４次の高調波）となるわけ。

高調波は次数が上がるほどだんだんと小さくなるのがふつうであり、小さくなるほどそれ以外の雑音にかき消されるようになって、高次の高調波は確認しづらくなります。