燃料电池车用离心风机噪声特性试验分析(3)

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可以明显看出，随着转速的升高各个测点的总声压级逐渐增大，在最高转速下石家庄市风机厂风机总体噪声超过了９０ｄＢ（Ａ），电机侧远场辐射噪声平均声压级相比风机侧高了约１～２ｄＢ（Ａ）；电机侧近场声压级相比风机侧近场高了约３ｄＢ（Ａ）。从对整体噪声的贡献量角度上看，驱动电机产生噪声的贡献量大于风机。
３．２阶次特性噪声分析。
其中，各个部分阶次产生原因如下：
（１）４ｉ阶是电机的电磁径向力波产生；
（２）由于驱动电机的激励电流频率为转频的２倍，产生的一个２阶的激励噪声；３ｉ阶是由激励电流的０．５阶谐频产生；
（３）６ｉ阶是由散热风扇的旋转噪声基频以及其谐频产生；
（４）风机产生的６ｉ阶噪声是叶轮的旋转噪声基频以及其谐频。图５是工况１下风机侧近场噪声的阶次谱图，可以很直观的看出风机侧近场噪声明显的阶次噪声为６ｉ阶，其中６阶尤为明显，是风机叶轮旋转噪声的基频，１２及１８阶的谐频成分存在但幅值并不突出。图６是该工况下电机侧近场噪声阶次图，可以看到明显的３ｉ阶峰值，确定为激励电流的谐频成分。此外，由于散热风扇的旋转噪声的存在，在６、１２、１８三个阶次处产生峰值叠加，其他可能存在的阶次在频谱图中没有找到。被测石家庄市风机厂风机存在的主要阶次噪声集中在３倍频和６倍频处，根据常用工作转速的范围算出６倍频主要位于４５０～１７００Ｈｚ这个频段内，在优化方案的设计中要着重对这个频段进行降噪处理。
３．３宽频特性噪声分析
３．３．１结构振动对噪声的影响分析结构的振动与其固有频率有关，这里包括石家庄市风机厂风机壳体的结构振动和试验台架的结构振动。石家庄市风机厂风机运行时产生激励频率与壳体或台架的固有频率一致时，会激发结构的共振从而产生结构振动噪声，其噪声表现为宽频特性。经过对４个工况下壳体、台架振动测点的振动加速度信号和几个近场声压测点的声压信号宽频频带进行比较，发现振动信号与声压信号的宽频频带并不相同。表４是工况１下台架振动、壳体振动与风机近场噪声测点信号的关键频带对比，能够明显看出壳体以及台架的振动对总体噪声并没有贡献，在后续的噪声特性分析中可以不必考虑结构振动的影响。
３．３．２进气噪声影响分析根据文献［３］对石家庄市风机厂风机噪声的研究表明，风机在高速运行工况下进气口存在较大的进气噪声，其主要由进气管道系统中气柱固有频率特性产生，体现出的是不随转速变化的宽频特性，一般进气噪声呈中、低频为主。图７～９分别是方案１～３在瞬态加速运行下风机侧远场测点声压的频谱图。三个工况下的频谱图中进气管长短不同导致的差异体现为不同频段的宽频噪声：进口不接管道时，宽频噪声峰值频带为６５０Ｈｚ和２１００Ｈｚ；进口连接短弯管时，宽频噪声峰值频带为９５０Ｈｚ和３０００～３５００Ｈｚ；进口连接延长管时，并无明显峰值的宽频噪声。推断产生这种不同频带的宽频噪声是由进气气柱固有频率特性产生。从定量分析的角度看进气噪声对整体噪声的影响，取９０００ｒ／ｍｉｎ和１７０００ｒ／ｍｉｎ稳态运行下方案１和３的声压信号，列出表４。可以看出进气噪声消除后，风机侧和电机侧平均声压级分别降低了３ｄＢ（Ａ）和２ｄＢ（Ａ）左右，表明进气噪声对整体噪声的贡献作用显著。从降噪措施方面考虑，可针对进气气柱的固有频率进行消声频带的设计，在进口处加装消声器。