風機的噪聲源分析

自二十世紀 70 年代末以來，噪聲污染問題已經受到人們的重視，在設計風機時，要考慮其噪聲的降低和降噪方法已成為共識。由于風機種類和型號的差異，其噪聲頻率和噪聲性能也有很大區(qū)別。可從噪聲產生的原理上看，它們卻又是殊途同歸，主要由 4 部分構成：進、排氣口的噪聲；機殼和管路等散發(fā)的機械噪聲；電動機噪聲和風機振動的噪聲。其中以進、排氣口的空氣動力性噪聲最強。
3.1.1 空氣動力性噪聲
氣體流過風機的過程中所產生的噪聲就是空氣動力性噪聲，起因是氣體的流動不穩(wěn)定，氣體存在擾動，彼此撞擊形成噪音。其主要來源有以下兩種。
3.1.1.1 旋轉噪聲
旋轉噪聲是轉動的葉片循環(huán)地打擊空氣質點而引起壓力脈動所產生的。噪聲的大小取決于氣流的不均勻程度。所以，在葉片上的氣流也有隨著時間的改變而改變的脈動性質。因而，這就使得葉片產生旋轉噪聲。
旋轉噪聲的頻率為：
60nzf = i…………………………………（3.1）
n ——葉輪轉速（r/min）；
z ——葉片數量；
i ——諧波序號， i=1, 2,3?
轉動的葉片與不動的支架兩者間也會產生相對位移，空氣發(fā)生撞擊形成噪聲。當兩者數量一樣時，可能產生相同擾動提高噪聲?？刹捎貌煌闹Ъ芎腿~片數量的辦法來避免這一現象。
3.1.1.2 渦流噪聲
氣流流經風機葉片時，產生穩(wěn)流附面及旋渦之間分離，形成壓力脈動的噪聲是渦流噪聲。渦流噪聲的頻率計算如下： rWS iLif = ………………………………（3.2）
式中，rS ——斯特勞哈爾數，
rS =0.15~0.19，通常取 0.17；
W——相對速度；
      L——物體寬度在和速度垂直平面上的投影；
      i——諧波序號。
3.1.2 機械噪聲
機械噪聲的來源很多，主要是各部件的振動噪聲和傳播噪聲。機殼周期性的激勵源自風機葉輪的轉動不平衡，其頻率和葉輪的旋轉頻率相同。
3.1.3 電動機噪聲
電動機的主要噪聲源就是空氣動力性噪聲，葉片的大小、個數、形狀等因素直接決定噪聲的強度。機械性噪聲包括軸承摩擦與裝配誤差所引起的高頻噪聲、電機轉子不平衡所引起的低頻噪聲、結構共振所產生的噪聲等。
3.1.4 管道噪聲
管道噪聲來源于管道內空氣的噪聲和管自身振動的噪聲。管道分布越廣，其影響的范圍也越廣。
3.2 單管式消聲器的阻尼機理
如圖所示，當正向壓力較小，空氣單元和阻尼材料單元相互接觸時，在相互接觸的表面由于動載荷的作用產生相對位移，形成干摩擦阻尼。即滿足庫侖定律的摩擦耗能。在摩擦耗能單元上施加力 P(t)。則接合面處由于正壓力 N 的存在而產生阻尼力 F(t)。所以，為了增強阻尼耗散能量應提高材料與空氣的接觸面積，但阻尼材料又是阻尼耗散的基體，去除過多起阻尼的性能將受到影響。固采取蜂窩式消聲器的結構方式，在納米碳酸鈣-天然乳膠的復合材料上打多個小孔，即增加材料與空氣的接觸面積又不去除過多材料。