贯流式风机噪声实验研究

　　贯流式风机气流两次流经叶轮,叶轮内缘存在着一个能控制整个气流流动的涡流。这种风机的“通流”气流是不稳定的,这使得即便是公认的相似计算的设计原则也不再可靠[3]。目前,贯流式风机的噪声还不能用计算的方法加以估算,这种不确定性不仅是由于雷诺数和脉动频率的变化,而且还存在着其它型式风机所没有的现象,即由于内部涡流位置可以变化而引起的现象。目前关于贯流式风机噪声研究的文献还很少见,这可能与这些理论难点有关。

　　本文以分体式空调器室内机的贯流式风机为研究对象,以实验研究为主要手段,研究了贯流式风机噪声谱的一般特点和规律,探讨此类风机噪声控制的有效途径。

　　1　实验安排及传感器布置

　　分体式空调器是一种使用广泛、热效率高的空调设备,本文以此类空调器室内机的贯流式风机为研究对象。实验用风机转速分为低、中、高三档,分别为700、800、900r/min。为了有效地辨识各个噪声源,实验采用声近场测试与声远场测试相结合的方式,共用了四个传声器,分别安装在进气口处、出气口处、机旁电机侧和远场(空调器正前方),其距离分别为0.15、0.15、0.15、1.0 m(如图1所示)。实验中使用了多种叶轮,其尺寸和形状如表1所示。其中用到了两种型式的叶片,即直叶片和弯叶片(如图2所示),直叶片是该类空调器原有叶片,弯叶片是一种有待进一步完善的新型叶片。为了模拟叶轮旋转不平衡,实验中采用了在叶轮上粘贴偏心块的方法,表1中的偏心质量就是指偏心块的质量。更换叶轮和改变转速时保持传感器距离和位置不变。全部测试过程在半消声室中进行。

　　2　贯流式风机噪声谱的一般特点

　　一般说来,贯流式风机噪声包括两个大的部分,即固体噪声和气动噪声(气体动力学噪声)。固体噪声是指由于电动机的偏心、转子的不平衡和电磁场的周期性激励等因素引起的噪声,正常情况下风机的固体噪声都较小。贯流式风机的气动噪声通常包括两个部分,即旋转噪声和紊流噪声。旋转噪声是指由于叶轮叶片周期性地挤压周围的气体而形成的旋转压力场及这些压力脉动与固体壁面相互作用引起的噪声。在频谱图上,旋转噪声往往以某个频率的基频和谐波的形式出现,故又称为离散频率噪声。紊流噪声是由于边界层中的紊流度、来自固体表面的涡流脱落和紊流来流在固体表面的撞击引起的。在频谱图上,紊流噪声往往表现为频带很宽的连续谱,故又称为宽带噪声。

　　2.1　旋转噪声

　　旋转噪声具有强的周期性,在频谱图上以某个频率的基频和谐波的形式出现。不同转速下,旋转噪声的基频将发生变化。n为转速,z为叶轮叶片数。