Природа шума ветра: симфония аэродинамики и механической вибрации
Шум ветра от Кондиционеры вентиляционных двигателей является одним из наиболее значимых источников шума во время работы системы кондиционирования воздуха. Это не просто «шум ветра», а скорее сложный шум, вызванный сложным взаимодействием аэродинамики и механических вибраций. С технической точки зрения, шум ветра может быть определен как звуковые волны, генерируемые высокоскоростным вращением рабочего колеса вентилятора, которое взаимодействует с воздухом, вызывая нестабильность воздушного потока, турбулентность, вихри и колебания давления. Этот шум, как правило, является широкополосным, что означает, что энергия распределяется по широкому частотному диапазону, но пики возникают на определенных частотах (таких как частота передачи лезвия и его гармоники).
Источники шума ветра: четыре основных генерирующих механизмах
1. Частотный шум лезвия:
Это самый репрезентативный компонент шума ветра. Когда лезвия вентилятора вращаются на высокой скорости, периодически «прорезать» через воздух или фиксированные конструкции (например, моторный кронштейн и Volute Longue), они генерируют периодические пульсации воздушного потока. Эта пульсация генерирует удельный частотный шум, известный как частота пассажира лезвия (BPF). Формула расчета: bpf = количество лезвий × скорость вращения (об / мин). Например, вентилятор с семью лезвиями и скоростью вращения 1200 об/мин имеет BPF 7 × (1200/60) = 140 Гц. Из-за различной чувствительности к конкретным частотам BPF в диапазоне 1-4 кГц может быть особенно раздражающим.
2. вихревая проливание шума:
Когда воздух течет по нерегулярным поверхностям, таким как лезвия вентилятора, кронштейны и вольта, формируются нестабильные вихри. Когда эти вихри отрываются от поверхности, они генерируют колебания случайных давлений, создавая непериодический широкополосный шум. Ввоил шум, проливая шум, часто проявляется как шипящий или крутящий звук. Это может быть заметно при низких скоростях ветра, но значительно увеличивается при более высоких скоростях ветра. Контроль этого шума требует оптимизации конструкции пути воздушного потока, чтобы уменьшить ненужные поверхности сопротивления и резкие повороты.
3. Шум турбулентности:
Вращение рабочего колеса вентилятора создает очень турбулентный воздушный поток. Сама турбулентность представляет собой случайное, неупорядоченное движение жидкости, содержащее вихри разного размера. Случайное движение и взаимодействие этих вихрей также генерируют широкополосный шум. Шум турбулентности пропорционален шестой мощности скорости ветра, что означает, что для каждого удвоения скорости ветра уровень звукового давления шума турбулентности увеличивается почти на 18 децибел. Это основная причина, по которой кондиционеры испытывают резкое увеличение шума в режиме «питания».
4. Резонансный шум:
Резонанс возникает, когда естественная частота лезвий вентилятора, Volute или всей кондиционера находится близко к частоте шума, генерируемой вентилятором (например, BPF). Резонанс приводит к резкому увеличению вибрации амплитуды, усиливая первоначально тонкий вибрационный шум в громкий звук. Этот шум часто проявляется как «гудящий» или «ревущий» звук, иногда сопровождаемый ощутимыми вибрациями. Контролирование резонансного шума требует оптимизации структурных материалов, добавления демпфирующих материалов или модификации конструкционной конструкции для сдвига резонансной частоты.
Стратегии управления шумом ветра: комплексная оптимизация от проектирования до применения
Чтобы эффективно уменьшить шум ветра в моторах вентилятора с кондиционером, отрасль приняла различные технические меры, которые интегрированы по всему процессу проектирования, производства и установки продукта.
1. Оптимизация рабочего колеса и аэродинамического дизайна:
Это ключ к принципиальному решению шума ветра. Благодаря моделированию вычислительной динамики жидкости (CFD) инженеры могут оптимизировать форму лезвия, кривизну, угол шага и толщину, чтобы уменьшить разделение воздушного потока и турбулентность, тем самым уменьшая вихревой шум. Кроме того, использование неравного расстояния или длины лезвий может эффективно нарушить гармоники вентилятора вентилятора (BPF), рассеяв его энергию и уменьшая резкость шума.
2. Оптимизация конструкции Volute и воздуховодов:
Проект Volute имеет решающее значение для его влияния на шум ветра. Оптимизация расстояния между языком Volute и рабочим колесом может уменьшить пульсацию воздушного потока во время разрезания лезвия. Упрощенная конструкция внутренней стены и воздуховода Volute и воздуховодов может снизить сопротивление воздушного потока, турбулентность и вихри, тем самым снижая шум. В некоторых высококлассных кондиционерах даже используются двунаправленные воздухозаборники или многослойные конструкции протоков для достижения более плавного воздушного потока.
3. Технологии материалов, вибрации и шумоподавления:
Использование полимерных композитных материалов или звукопоглощающих материалов для производства Volute и воздуховодов эффективно поглощает и ослабляет звуковые волны. Использование упругих вибрационных прокладков или демпфирующего клея при соединении между двигателем вентилятора и корпусом кондиционера может изолировать вибрацию двигателя, предотвращая ее передавать через структуру на панель кондиционера, тем самым снижая структуру, мимореновый шум.
4. Технология управления двигателем:
Использование переменных частот и бесщеточных технологий постоянного тока (BLDC) является тенденцией в современных двигателях вентилятора кондиционера. Поскольку у двигателей BLDC не хватает кистей, они работают более плавно и тихо, а их скорость может быть точно и постоянно отрегулировать с помощью переменной частоты контроллера. Это позволяет кондиционеру регулировать скорость воздуха в соответствии с фактическими потребностями. На низких скоростях уровни шума могут быть значительно снижены, эффективно улучшая комфорт пользователя.
Измерение шума ветра и оценка
Профессионально, измерения шума ветра обычно проводится в анехозной камере, чтобы гарантировать, что на результаты измерения не влияют внешний шум. Ключевые показатели измерения включают:
Уровень звукового давления (дБ): это отражает громкость шума. A-взвешенный уровень звукового давления (DBA) обычно используется, потому что он более напоминает восприятие громкости человека.
Уровень звука мощности (дБ): это отражает энергию шума самого источника. Он не зависит от испытательной среды и является фундаментальной метрикой для оценки акустической производительности продукта.
Спектральный анализ: анализируя распределение шума по разным частотам, можно определить, как уровни пикового шума, такие как частоты разрезания лезвий, обеспечивая основу для последующего дизайна шума. .
