倾斜蜗舌对离心风机降噪影响的试验研究(2)

3． 3． 2 最佳倾斜蜗舌安装间距的探索试验
通过对 7 种倾斜蜗舌的试验得到了最佳倾斜蜗舌 A3， 而且发现在安装间距 A 与 B 之间存在一个最佳安装间距 t， 可在保证原风机气动性能的前提下取得最佳的降噪效果。为此我们又做了调整
安装间距 t 的试验， 先后试验研究了 t1、 t2 和 t3(A ＜ t1 ＜ t2 ＜ t3 ＜ B)3 种不同蜗舌安装间距下风机的气动性能和噪声特性。将蜗舌绕固定轴旋转至所需要的安装间距位置， 旋转后蜗舌的位置如图 6 所示， 表 5 为装配后蜗舌 A3 的安装距离实际测量尺寸与设计尺寸的最大偏差值。
试验表明不同安装间距下风机气动性能 3 次试验数据基本一致;噪声在安装间距为 t3 时， 个别工况点差距较大， 最大可达 1． 2dB(A)， 见图 7。在试验风机装置相同的情况下， 引起试验结
果存在差异的原因应是:
(1)由测量压力、 温度、大气压、 流量、 转速、 功率及噪声等仪表读数引起的系统误差;
(2)由试验蜗舌与风机装配的差异引起的误差。为此在比较分析试验结果时， 取各蜗舌三次重复试验的加权平均值。
3． 4 试验结果及分析
3． 4． 1 蜗舌倾角对风机气动性能和噪声的影响
(1)蜗舌安装间距 t 为 A 时， 蜗舌倾角对风机气动性能和噪声的影响改变蜗舌倾角， 对应的 3 种蜗舌为 A1、 A2、A3， 气动性能与原风机对比如图 8 所示。随着蜗舌倾角的增加， 气动性能基本保持不变， 但风机工况范围略有减小;噪声对比如图 9 所示， 除了倾斜蜗舌 A1 在流量 Q = 25． 27m 3 /min 处噪声比原风机略有所增加， 其它倾斜蜗舌在整个流量工况下均可降低噪声;随着蜗舌倾角的增加， 噪声依次降低。蜗舌倾角为Ⅲ时(即蜗舌 A3)， 风机的降噪效果最好;在 A1、 A2、 A3 3 个倾斜蜗舌中， 综合考虑气动性能和降噪特性， A3 为最佳， 整个工况范围内平均降低噪声约 3． 3dB(A)， 高效点处噪声降低约 3． 4dB(A)。
图 10 示出 B1、 B2、 B3 3 种倾斜蜗舌风机的气动性能与原风机的对比。随着蜗舌倾角的增加， 气动性能下降较明显， 风机工况范围略有减小;噪声对比如图 11 所示， 随着蜗舌倾角的增加， 降噪效果更好;在蜗舌倾角为 Ⅱ 的基础上再增大蜗舌倾角对风机气动性能和噪声特性影响不再显著。因为安装了 B1、 B2、 B3 的风机气动性能较原风机都有明显下降， 所以这3 种倾斜蜗舌方案均不可取。

3． 4． 2 蜗舌安装间距 t 对风机气动性能和噪声的影响
(1)蜗舌倾角为 I 时， 安装间距 t 对风机气动性能和噪声的影响改变蜗舌安装间距， 对应的 3 种蜗舌为 A1、B1、 C1， 气动性能与原风机对比如图 12 所示。随着蜗舌安装间距的增加， 气动性能下降， 在整个工况范内， 效率和全压最大平均下降约 2% 和 106Pa;风机工况范围略有减小;噪声对比如图 13 所示， 降噪量随着蜗舌安装间距的增加而增加。蜗舌安装间距为 C 时(即蜗舌 C1)， 风机的降噪效果最好， 但气动性能较差。

通过以上分析， 在蜗舌安装间距为 A 时风机气动性能和原风机一致， 而在安装间距为 B 时会突然下降很多， 在间距为 C 时则下降更多(间距 A ＜ B ＜ C)。噪声则是随安装间距的增加而降低。由此可知， 在安装间距 A 与 B 之间存在一个最佳间距 t， 在保证风机的气动性能与原风机一致的状态下， 噪声最低。
由以上试验结果分析可知， 7 种倾斜蜗舌中蜗舌 A3 最为满足设计要求， 即在保证风机气动性能基本不变的前提下， 取得了较好的降噪效果;采用蜗舌 A3 通过调整蜗舌安装间距 t 会取得更好的降噪效果。
(2)采用最佳倾斜蜗舌 A3， 安装间距 t 对风机气动性能和噪声特性的影响采用最佳倾斜蜗舌 A3， 依次增加蜗舌安装间距 t， 对应的间距为 t1、 t2 和 t3， 风机的气动性能对比如图 14 所示。气动性能在小流量和高效点区域差别较小， 在大流量工况区域随蜗舌安装间距的增加风机的气动性能开始降低。
从图15 示出的风机的噪声特性比较可知， 采用最佳倾斜蜗舌 A3， 增加安装间距后， 在小流量和高效点处可以降低噪声， 在大流量处， 噪声大于最佳倾斜蜗舌 A3 噪声。在 t1、 t2 和 t3 三种蜗舌安装间距下， 风机的降噪特性基本一致。蜗舌间距为 t1时， 风机在整个变工况范围内的降噪效果最好， 噪声比原风机平均降低约 4． 23dB(A);在高效点处，噪声比原风机降低 5 dB(A)。综合考虑气动性能和噪声特性， 蜗舌安装间距 t1 最佳， 说明叶轮出口流动混合较均匀， 气流对蜗舌的冲击较小［ 4 ］ 。
3． 4． 3 倾斜蜗舌降噪频谱分析
图 16 示出不同流量下 A 计权噪声频谱， 改变蜗舌倾角和安装间距， 降低了风机基频及其高次谐波的峰值， 同时也降低了宽频噪声中中低频部分幅值。倾斜蜗舌有效抑制了蜗舌表面的基频压力波动， 使叶轮出口气流到达蜗舌处周向混合比较均匀， 对蜗舌冲击程度比较小， 从而降低基频及其高次谐波。
4 结论
(1)随着蜗舌倾角和安装间距的增加， 风机的气动噪声下降;蜗舌倾角与蜗舌和叶轮之间间距对气动性能是相互影响的， 不具有单一性;
(2)增加蜗舌倾角， 有利于降低基频和高次谐波幅值;增加蜗舌间距， 减小了气流对蜗舌的冲击， 降低了宽频噪声中中低频部分幅值;
(3)倾斜蜗舌 A3 在安装间距为 t1 的状态下，风机可保证与原风机气动性能基本一致， 降噪效果最佳， 在风机整个工况范围内， 平均可降低噪声约4．2dB (A)， 在高效点处， 可降低噪声约5dB (A)。