3風(fēng)扇噪聲
風(fēng)扇噪音是由冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的,與轉(zhuǎn)速成正比。風(fēng)扇噪音主要是由風(fēng)扇葉片切割空氣或由風(fēng)扇后面的部件所產(chǎn)生的空氣紊流產(chǎn)生的,通過(guò)改變?nèi)~片的直徑、數(shù)量、形狀或角度,以及采用可變?nèi)~片風(fēng)扇或改進(jìn)風(fēng)扇罩形狀都可以減少風(fēng)扇噪音。
風(fēng)扇噪聲在內(nèi)燃機(jī)噪聲源中也占有較大比重。風(fēng)扇噪聲主要是由葉片旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲引起的,前者是窄帶噪聲,后者是寬帶噪聲。此外,風(fēng)扇的護(hù)風(fēng)圈等結(jié)構(gòu)由于共振也會(huì)產(chǎn)生機(jī)械噪聲。
旋轉(zhuǎn)噪聲是由風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)的葉片周期性打擊空氣質(zhì)點(diǎn),引起的壓力脈動(dòng)面激發(fā)的噪聲,這種周期性的壓力脈動(dòng)是由一個(gè)穩(wěn)態(tài)的基頻和一系列諧波分量的疊加而成。這些脈動(dòng)分量可用下式表示:
?。妫剑椋睿叮埃ǎ龋?br />
式中:z——風(fēng)扇葉片數(shù);
?。睢L(fēng)扇轉(zhuǎn)速,(r/min);
i——1,2,3…。
風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時(shí),渦流噪聲的頻率取決于葉片與氣體的相對(duì)速度,而葉片的圓周速度隨與圓心的距離而變化,因此,渦流噪聲的頻率是連續(xù)的,噪聲的頻譜也是連續(xù)的。渦流噪聲一般是寬頻帶噪聲,其主要峰值頻率為:
f=KV/d(Hz)
式中:K——常數(shù);0.15~0.22
V——風(fēng)扇圓周線速度,(m/s);
?。洹~片在氣流入射方向上的厚度(m)。
影響風(fēng)扇噪聲的因素主要有以下幾方面:
?、亠L(fēng)扇轉(zhuǎn)速、直徑、靜壓
研究表明,風(fēng)扇的風(fēng)量越大,其噪聲也就越高,風(fēng)扇直徑的大小、轉(zhuǎn)速的高低直接影響風(fēng)扇噪聲。三者有以下關(guān)系式表示:
L∞DN
式中:L——噪聲聲壓級(jí);
?。摹L(fēng)扇直徑;
?。巍L(fēng)扇轉(zhuǎn)速。
風(fēng)扇直徑的大小、轉(zhuǎn)速的高低與風(fēng)扇風(fēng)量的關(guān)系:
?。帧蓿模?br />
式中:V——風(fēng)扇風(fēng)量;
?。摹L(fēng)扇直徑;
?。巍L(fēng)扇轉(zhuǎn)速。
因此,為了保證需要的風(fēng)量,適當(dāng)?shù)卦龃笾睆?、減小轉(zhuǎn)速是適宜的。風(fēng)扇風(fēng)量的大小是根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的散熱量來(lái)確定,從降噪的角度考慮,增強(qiáng)內(nèi)燃機(jī)及其冷卻系統(tǒng)的散熱能力,可以減小風(fēng)扇風(fēng)量,降低噪聲。
②風(fēng)扇效率
普遍規(guī)律是,風(fēng)扇效率越低,消耗功率越大,風(fēng)扇噪聲越大。
風(fēng)扇消耗之功率為:N=pV/ηηηv
式中:V——風(fēng)扇風(fēng)量;
η——風(fēng)扇的液力效率;
η——風(fēng)扇的機(jī)械效率;
η——風(fēng)扇的容積效率;
由式可見(jiàn),如果風(fēng)扇的總效率提高,則同樣風(fēng)量時(shí)風(fēng)扇消耗功率越小,噪聲亦隨之減小。通常變化不大,只要提高風(fēng)扇的液力效率和容積效率,實(shí)際上都有利于降低噪聲。