贯流风机的噪声研究

　　从生理学和心理学的角度看,噪声是指人们不需要的一切声音。噪声污染已是世界上除了空气污染和水污染之外的第三大污染,它对人们的生活的影响极大。而贯流风机是家用空调室内机的主要噪声源,因此,如何从气动声学原理方面解决贯流风机的噪声,是空调行业中的一个重点和难点。本文将在实验的基础上进行一些探讨。

　　1　贯流风机噪声基本原理

　　当流动中有障碍物时,流体与物体相互作用产生非稳态的反作用力,形成偶极子声源,贯流风机的转子与气流相互作用即为偶极子声源,其辐射的声功率为

式中:V—气流速度;D—喷口直径;M—马赫数;ρ及ρ0—分别为气流密度和环境密度。

　　由式(1)可知,风机的声功率与流速的六次方成正比,而仅与风机尺寸的二次方成正比,因此,在可满足压力和流量的前提下,应尽可能地选用机号较大而内流流速较小的风机。

　　2　贯流风机的气动噪声源分析

　　贯流风机的气动噪声属于偶极子声源,主要由气体的非稳定流动,即气体的扰动,气体与气体及气体与物体之间的相互作用而产生。

　　2.1　旋转噪声

　　贯流风机的旋转噪声又称离散频率噪声或叶片通过频率噪声,其发生机理有两个。

　　(1)当叶轮在自由空间旋转时,由于叶片打击周围的气体介质,叶片邻近的某固定位置上空气受到叶片及其压力场的周期性激励而发声,其实质为旋转噪声,频率为:

式中:n—叶轮转速(r/min);Z—叶片数;i谐波序号,i=1,2,3,…,i=1为基频(2)叶片尾流的作用产生另一种旋转噪声。当气流流过叶片时,在叶片表面形成附面层,特别是吸力边的附面层容易加厚,并产生许多涡。在叶片尾源处,吸力边与压力边的附面层汇合形成尾迹区。在尾迹区内,气流的压力与速度都大大低于主气流区。因而,当工作轮旋转时,叶片出口区内气流具有很大的不均匀性。这种不均匀性气流周期性地作用于周围介质,产生压力脉动而形成噪声。当动叶排与蜗舌间的间距过小时,前排叶片尾流扫过后排叶片或动叶尾流扫过蜗舌皆会产生脉动力,从而产生旋转噪声。

　　2.2　涡流噪声或宽带噪声

　　涡流噪声又称旋涡噪声。它主要是由于气流流经叶片时,产生紊流附面层及旋涡与旋涡分裂脱体,而引起叶片上压力脉动造成的。它是贯流风机的另一主要噪声。它的根源是随机脉动力。涡流噪声的频率为

　　式中Sr—斯特劳哈尔数,Sr=0.14～0.20,一般可取0.185;

　　W—气体与叶片相对速度;

　　L—物体正表面宽度在垂直于速度平面上的投影;