风机的噪声源分析

自二十世纪 70 年代末以来，噪声污染问题已经受到人们的重视，在设计风机时，要考虑其噪声的降低和降噪方法已成为共识。由于风机种类和型号的差异，其噪声频率和噪声性能也有很大区别。可从噪声产生的原理上看，它们却又是殊途同归，主要由 4 部分构成：进、排气口的噪声；机壳和管路等散发的机械噪声；电动机噪声和风机振动的噪声。其中以进、排气口的空气动力性噪声最强。
3.1.1 空气动力性噪声
气体流过风机的过程中所产生的噪声就是空气动力性噪声，起因是气体的流动不稳定，气体存在扰动，彼此撞击形成噪音。其主要来源有以下两种。
3.1.1.1 旋转噪声
旋转噪声是转动的叶片循环地打击空气质点而引起压力脉动所产生的。噪声的大小取决于气流的不均匀程度。所以，在叶片上的气流也有随着时间的改变而改变的脉动性质。因而，这就使得叶片产生旋转噪声。
旋转噪声的频率为：
60nzf = i…………………………………（3.1）
n ——叶轮转速（r/min）；
z ——叶片数量；
i ——谐波序号， i=1, 2,3
转动的叶片与不动的支架两者间也会产生相对位移，空气发生撞击形成噪声。当两者数量一样时，可能产生相同扰动提高噪声。可采用不同的支架和叶片数量的办法来避免这一现象。
3.1.1.2 涡流噪声
气流流经风机叶片时，产生稳流附面及旋涡之间分离，形成压力脉动的噪声是涡流噪声。涡流噪声的频率计算如下： rWS iLif = ………………………………（3.2）
式中，rS ——斯特劳哈尔数，
rS =0.15~0.19，通常取 0.17；
W——相对速度；
      L——物体宽度在和速度垂直平面上的投影；
      i——谐波序号。
3.1.2 机械噪声
机械噪声的来源很多，主要是各部件的振动噪声和传播噪声。机壳周期性的激励源自风机叶轮的转动不平衡，其频率和叶轮的旋转频率相同。
3.1.3 电动机噪声
电动机的主要噪声源就是空气动力性噪声，叶片的大小、个数、形状等因素直接决定噪声的强度。机械性噪声包括轴承摩擦与装配误差所引起的高频噪声、电机转子不平衡所引起的低频噪声、结构共振所产生的噪声等。
3.1.4 管道噪声
管道噪声来源于管道内空气的噪声和管自身振动的噪声。管道分布越广，其影响的范围也越广。
3.2 单管式消声器的阻尼机理
如图所示，当正向压力较小，空气单元和阻尼材料单元相互接触时，在相互接触的表面由于动载荷的作用产生相对位移，形成干摩擦阻尼。即满足库仑定律的摩擦耗能。在摩擦耗能单元上施加力 P(t)。则接合面处由于正压力 N 的存在而产生阻尼力 F(t)。所以，为了增强阻尼耗散能量应提高材料与空气的接触面积，但阻尼材料又是阻尼耗散的基体，去除过多起阻尼的性能将受到影响。固采取蜂窝式消声器的结构方式，在纳米碳酸钙-天然乳胶的复合材料上打多个小孔，即增加材料与空气的接触面积又不去除过多材料。