叶片厚度对旋涡风机叶片噪声的影响分析(三)

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３２不同叶片厚度下结构噪声分析
在叶片厚度从１ｍｍ到４ｍｍ的变化范围内取４个叶片厚度，分别计算了叶片振动产生的结构噪声，图９中列举了叶片振动在６个远场监测点处的噪声声压级。由图９中可以看出，当叶片厚度从４ｍｍ向１ｍｍ变化时，叶片结构噪声随叶片厚度的减小而增大，特别是叶片厚度由３ｍｍ减小到１ｍｍ过程中，叶片结构噪声大幅增大。这是因为随叶片厚度降低，叶片的刚度也会减小，导致叶片的振动幅度增大，由此提高了叶片的结构噪声。
４叶片噪声贡献分析
上文分别建立了计算叶片气动噪声和结构噪声的模型，分析了叶片产生的气动噪声和结构噪声，下面分析两个噪声在叶片噪声中所占的比重，直观上发现叶片气动噪声大于结构噪声，选取结构噪声最大的极端情况，即叶片厚度为１ｍｍ的叶轮进行分析，各个监测点处的总声压级如表３。可以看出，沿着径向方向的噪声不论是气动噪声，还是结构噪声，都大于沿着轴向的噪声。可见叶轮产生的噪声主要还是沿着径向方向传播。由于声源单位时间辐射的能量与声压的有效值的平方是成正比的，因此采用声压的平方来计算气动噪声和结构噪声各自所占的比例。计算结果见表４。从上表可以看出，即使在叶片厚度为１ｍｍ时，气动噪声占总噪声的比例也远远大于结构噪声，尤其是在径向方向上，几乎所有的噪声均为气动噪声。因此，旋涡石家庄风机叶片产生的噪声主要气动噪声，结构噪声基本上可以忽略，而叶片产生的气动噪声在叶片厚度为１ｍｍ到４ｍｍ的范围内基本不变，所以可将叶片厚度减小为１ｍｍ，相比原模型，叶轮的质量减轻了１８．７％。
５结论
本文分别计算了叶片厚度变化对叶片气动噪声和结构噪声的影响。研究表明，叶片厚度从４ｍｍ减小到１ｍｍ的过程中，叶片气动噪声基本没有发生变化，叶片结构噪声则显著增大。随后通过分析两个噪声在叶片噪声中所占的比重，发现气动噪声占总噪声的比例远远大于结构噪声，因此叶片厚度变化对叶片总噪声影响很小。基于以上结论，可以通过减少叶片厚度达到叶轮轻量化的目的，将叶片厚度从４ｍｍ减小到１ｍｍ，叶轮的质量减轻了１８．７％。