对旋轴流风机降噪措施的实验研究.pdf

第10卷第2期航空动力学报Vol110No121995年4月JournalofAerospacePowerApr.1995对旋轴流风机降噪措施的实验研究北京航空航天大学冯毓诚33赵秀华【摘要】针对一台自行设计的高效对旋轴流风机噪声高的缺点,分析了主要噪声源及噪声的频率特征;并用消声声衬及适当增加管道长度的方法进行了大量的实验研究,取得了良好的效果。总声压级由101dB(A)降至88dB(A)。主题词:频率特性噪声控制轴流式鼓风机分类号:TU834141V2161541前言与普通风机相比,对旋式轴流风机最大的缺点是噪声大,一般都大于100dB(A)。实验发现其噪声与叶型、转ö静叶片数目比、两转子间的轴向距离、稠度、前、后级转速比等有较大影响。因此应合理选择叶片参数、寻求新的降噪方法,在保持高效率的同时,使噪声下降。所用的对旋风机[1]是采用了前掠叶片等新技术自行设计的,风机流量Q=11700m3öh,全压P=1300Pa。前、后级叶轮外径DtÉ=DtÊ=450mm,前、后级转速nÉ=nÊ=2900römin,前、后级静子(电机支杆)叶片数BSÉ=BSÊ=3,前级动叶数BRÉ=7,后级动叶数BRÊ=8。其效率为85114%。但噪声达101dB(A)。分析了噪声源,研究了管道内对旋转子的频率特征,还进行了在风机前加装消声声衬,以及增加管长的降噪实验研究,取得了良好的效果。总声压级由101dB(A)降至88dB(A)。宽频噪声的影响因素较复杂,常用经验公式估算,本文不作讨论。离散噪声是由于叶片与来流周期性相互作用引起的。在对旋风机中不仅有前后级静叶与转子叶片间的干涉噪声,而且还有前后级动叶之间的干涉噪声,因而其噪声值比普通风机大。2实验结果及分析2.1声学测量系统声学测量系统为若干个CH13电容传声器,分别布置在进口外1m处,45°方向各1个,还在管道上水平安装了几个。传声器探头与管道内壁齐平安装。传声器记录的声信号经FDC-2A型传声放大器放大后,记录在TEACSR-50C磁带机内,经实时数据采集系统采集,再由FFT频谱分析仪作频谱分析。由活塞发生器标定和计算机处理后,得到声场分布频谱图和有关声学数据。由传声放大器量程挡、量程倍乘挡、衰减挡和表头读数及传声器导线修正系数得到声场总声压级。实时数据采集系统、频谱分析系统由软、硬件和计算机组合而成。实时采集系统与磁带机并行联结,采集系统从磁带机采集的数据可直接转换到分析系统进行频谱分析。2.2原型机实验传声器布置见图1。由传声器1得到的总声压级为101dB(A),其频谱图见图2。由传声器1994年5月收到;1994年8月收到修改稿。33北京航空航天大学407教研室100083114航空动力学报第10卷3得到的总声压级为128dB(A)。由图可见该风机不仅宽频噪声高,而且离散噪声也比一般风机大。这些离散噪声主要由以下几种干涉引起的。(1)前级静叶与前级动叶干涉,以下简称为BSÉöBRÉ。其频率参数为叶片通过频率BPF及其谐波。fÉ=(SBRÉ8É)ö(2P),(S=0,±1,±2图1原型机扬声器布置图⋯⋯)。式中8É为前级动叶的转动角速度,即BSÉöBRÉ干涉引起的气动噪声离散地分布在叶片通过频率及其谐波处。(2)后级动叶与后级静叶干涉,以下简写为BRÊöBSÊ。其频率参数为叶片通过频率BPF及其谐波。fÊ=(SBRÊ8Ê)ö(2P),(S=0,±1,±2⋯⋯)。式中8Ê为后级动叶的转动角速度。图2原型机1号传声器频谱图图3原型机单独前级1号传声器频谱图以上两种静ö转干涉、转ö静干涉所引起的气动噪声,其发声机制都是由于上游叶片尾迹与下游叶片相互作用形成非定常脉动力,以偶极子源特性向外传播的结果。表1为BSÉöBRÉ、BRÊöBSÊ干涉噪声的频率fÉ、fÊ。表1BSÉöBRÉ、BRÊöBSÊ的fÉ、fÊ谐波S12345fÉ33813676171015135313169117fÊ38617773171160154617193313(3)前、后级动叶之间的干涉,以下称为BRÉöBRÊ。其发声机制类似于转ö静干涉噪声。但由于两个转子均旋转,其频率参数将完全不同[2]。fT=(qBRÉ8É-NBRÊ8Ê)ö(2P);(q=0,±1,±2⋯⋯,N=0,±1,±2⋯⋯)BRÉöBRÊ间的干涉,引起了附加的多种频率成份。由于N、q的不同组合,可以得到各种频率成份的声波。除非N或q=0,这些频率间均不能满足倍频程关系。为了对比,除进行原型机实验外,还进行了单独前级的实验。由传声器1得到的频谱见图3。可以看出,前级噪声谱中,离散噪声已大大减少。且由于没有后级的紊流噪声,宽频噪声也有所下降。由传声器1测得的总声压级为97dB(A)。文献[3,4]指出,一般地说,两个不同转向的转子间的干涉是主要的噪声源。本实验证