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    風機在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的噪聲，在家用電器、工業(yè)生產(chǎn)等各個領域中己成為主要環(huán)境污染源之一，它不僅使人工作效率低下，并且對人的身心健康影響較大，噪聲污染問題日益為人們所關注，因此，進行風機噪聲控制方法的研究十分迫切，而且具有實際的意義。本文在分析風機噪聲產(chǎn)生原因的基礎上，綜述了目前風機噪聲控制方法的研究。

　　1風機噪聲產(chǎn)生的原因風機噪聲就其性質(zhì)和來源可以分為氣動噪聲、氣體和固體彈性系統(tǒng)相互作用產(chǎn)生的噪聲（即耦合噪聲）、機械結(jié)構(gòu)噪聲和電機噪聲，前兩項也叫空氣動力性噪聲，后兩項也叫機械性噪聲。

　　空氣動力性噪聲強度大，是風機中主要噪聲，下面重點分析空氣動力性噪聲產(chǎn)生的機理。

　　1.寬帶噪聲密切聯(lián)系，在風機噪聲研宄中應當把氣體和固體彈性系統(tǒng)作為一個統(tǒng)一的動力系統(tǒng)來研究。

　　2風機噪聲控制方法降低風機噪聲的途徑一般有兩種：一種利用氣動聲學原理來設計低噪聲風機，主動控制噪聲；一種采用消聲隔聲或吸聲等措施被動控制噪聲。

　　2.1利用氣動聲學原理控制噪聲

   2.1.1風機無源噪聲控制方法從風機氣動噪聲產(chǎn)生原因可知，合理的氣動設計是獲得低氣動噪聲最根本的方法，風機無源噪聲控制基本上都是從優(yōu)化風機結(jié)構(gòu)方面入手，合理選擇和匹配結(jié)構(gòu)參數(shù)，不但可獲得高的效率，而且相應的噪聲水平也低，目前己經(jīng)趨于成熟的方法有：增強葉柵的氣動力載荷，降低圓周速度對于風機采用強前向葉片，且多葉片葉輪有利于增大葉采掘也稱渦流噪聲，主要是作用在葉片上的隨機脈動力所引起的。主要有以下幾個方面產(chǎn)生：風機入口氣流的不穩(wěn)定流動與葉輪之間的相互作用，耦合所輻射的寬頻帶，包括來流紊流噪聲，紊流附面層噪聲；流道內(nèi)氣流在葉片界面上分離產(chǎn)生渦流，渦流分離產(chǎn)生渦流脫落噪聲；葉輪流道出口氣流突然擴散引起氣體稀疏而產(chǎn)生噪聲；高速氣流與渦舌之間的相互作用，產(chǎn)生葉尖渦流噪聲。

　　2.2離散噪聲轉(zhuǎn)子葉片和紊流層相互干擾周期性地打擊空氣質(zhì)點或臨近部位（如蝸舌）引起空氣的壓力脈動所產(chǎn)生的噪聲，對于風扇、壓氣機等涵道轉(zhuǎn)子，往往裝有紊流片（定子），紊流片和轉(zhuǎn)子之間相互干擾而產(chǎn)生噪聲，如示。

　　我們知道紊流片后的氣流是不均勻的，這種不均勻是它的勢流場以及尾流的速度降低引起的，當轉(zhuǎn)子的葉片掃掠過這不均勻的來流時，產(chǎn)生一個量值的入射角的變化，從而引起葉片上升力的變化，速度變化量，它是周期性的非定常載荷，產(chǎn)生離散噪聲。

　　氣固耦合噪聲產(chǎn)生的因素很多，但噪聲發(fā)作機理始終與氣體的繞流流動分離和施蝸所引起的壓力脈動子的葉片速度va a―對轉(zhuǎn)子的相對氣流角定子對進入轉(zhuǎn)子的氣流的影響柵的氣動力載荷，在得到同樣風量風壓情況下，葉輪葉片外圓上圓周速度w可使風機噪聲明顯降低，最典型例子是目前用在深型家用排油煙機上的離心風機葉輪結(jié)構(gòu)；合理的蝸舌間隙和蝸舌半徑當氣流與葉片做相對運動時，葉片后緣的氣流尾跡中速度及壓力均小于主流區(qū)，使葉柵后的氣流速度與壓力分布皆不均勻，這種不均勻的氣流在旋轉(zhuǎn)，由于在動葉的氣流出口有蝸舌存在，則這種非穩(wěn)定流動與蝸舌相互作用將產(chǎn)生噪聲，距離噪聲愈近噪聲愈烈，通常當相對蝸舌*0.14時頻譜上無明顯的峰值，適當取較大的風舌前端半徑可以降低離心風機的旋轉(zhuǎn)噪聲與渦流噪聲；蝸舌傾斜風機葉輪葉柵氣流的周期性脈動速度所產(chǎn)生的周期性脈動氣動力也使蝸舌相互作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)噪聲，此噪聲大小與脈動氣動力的劇烈程度及渦舌的迎風面積有關，把蝸舌做成傾斜式，則同相位的脈動氣動力的作用面積小了，輻射的噪聲也就減小了，蝸舌的傾斜角a可按tana=（/-2r）/計算，其中r為蝸舌半徑，/為葉輪出口柵距，為葉片寬度；葉輪入（出）口處加紊流化裝置在風機葉輪葉片的入口或出口處加紊流化裝置（金屬網(wǎng)）可以使葉片背面的層流附面層立即轉(zhuǎn)換成紊流附面層，推遲葉片背面附面層的分離，甚至不分離，葉片后緣裝上網(wǎng)，網(wǎng)后的氣流速度與壓力梯度能迅速變均勻，若網(wǎng)在渦區(qū)中則可將渦區(qū)大大縮小，這對減噪是有利的；葉輪上增設分流葉片（短葉片）在風機中，對無分流葉片的葉輪，當葉片較少時，在葉片通道后半段易產(chǎn)生負速度區(qū)，容易導致氣流分離，當葉片較多時又容易產(chǎn)生進口阻塞和氣流分離；在動葉進出氣邊上設鋸齒形結(jié)構(gòu)在動葉進出氣邊上設鋸齒形結(jié)構(gòu)可使葉片上氣流層流附面層較早地轉(zhuǎn)化為紊流，從而避免層流附面層中的不穩(wěn)定波導致渦流分離，使渦流分離，噪聲降低；在蝸舌處設置聲學共振器蝸舌處設置聲學共振器，當聲波傳到共振器時，小孔孔徑和空腔中的氣體在聲波作用下來回運動，這運動的氣體具有一定的質(zhì)量，它抗拒由于聲波作用而引起的運動，同時聲波進入小孔孔徑時，由于頸壁的摩擦和阻尼，使相當一部分聲能因熱耗而損失掉。另外，充滿氣體的空腔具有阻礙來自小孔的壓力變化的特性，由于這些因素的共同作用，當氣體通過共振器時，噪聲得到降低；在蝸殼內(nèi)設置擋流圈中低離心風機的蝸殼寬度與葉輪出口寬度一般較大，氣流自葉輪進入蝸殼的擴壓變大，在葉輪前盤外側(cè)與蝸殼間產(chǎn)生大尺度旋渦，使渦流噪聲增大，效率降低，而蝸殼寬度又不宜過小，否則將增大蝸殼的張開度，使蝸殼出口端面長寬比過大，給后面的管路連接帶來困難，同時也使摩擦損失增加。為了減小渦流區(qū)，增加分風機進口集流器與葉輪入口邊間的密封效果，可在蝸殼中加各種形式的擋流圈。

　　2.1.2風機有源噪聲控制方法就是人為的利用聲場或聲波干擾，通過引入二次聲源建立一個相消干頻模式，從而實現(xiàn)指定區(qū)域內(nèi)噪聲能降低或消除的目的。對風機有源噪聲控制國內(nèi)外對管道風扇、家用電器、軸流風機以及離心風機的有源消聲研究還比較有限，歸納如以下幾種方法：旁道管反聲降噪風機在使用時，進入口己連接了管道，在具有管道噪聲的主管道上開一個或幾個旁通管，則在旁通管道后聲傳播下游噪聲下降，這完全符合反聲原理；結(jié)構(gòu)輻射聲的有源控制風機噪聲的有源控制研究目前主要是針對結(jié)構(gòu)輻射聲。20世紀80年代后期，P.A.Nelson等人提出了一種消聲理論，其特點就是從能量角度出發(fā)，在初級聲源附近引入若干次級點聲源，構(gòu)成一個聲輻射陣，選擇該陣總輻射聲功率為目標函數(shù)，在己知初級聲源復強度以及輻射陣空間分布的情況下，確定一組最優(yōu)次級聲源復強度，使總輻射功率最小。近些年，有人在離心風機機殼內(nèi)蝸舌部位安裝兩個次級聲源，次級聲源由電子信號激勵，電子信號與葉輪的轉(zhuǎn)向同步，調(diào)節(jié)他們的振幅和相位，使風機進出口處的噪聲減到最??；風機空氣動力噪聲的有源控制風機的噪聲源中，空氣動力噪聲是主要部分，而且最難治理，根據(jù)蝸聲理論，風機空氣動力噪聲的有源控制是從有源控制空氣動力場內(nèi)的渦流破裂入手，有人進行引入控制氣流注射來消弱渦旋成長和減少渦旋間的相互碰撞機會；有源聲吸收有源聲吸收又叫自適應吸收，實際上是用自適應方法控制聲阻抗，即在次級聲源上施加與聲場有關的信號，使次級聲源前面產(chǎn)生和保持所需的阻抗，眾所周知，在一定條件下，聲源可以成為一個吸聲體，對于單校子點源，在自由場中吸聲量為兒2/4pU為聲波波長），因此，在低頻（如100Hz）一個理想喇叭大約能提供0.93m2的等效吸聲量，而耦校子次級聲源的最大吸聲量是單校子點聲源最大吸聲量的3倍，這兩種情況下吸聲量與頻率的平方成反比，可見，吸聲方法對風機低頻噪聲更為有效；雙層板結(jié)構(gòu)有源控制包括有源聲控制和有源聲振控制。有源聲控制是將小型的揚聲器作為次級聲源，放置在兩層板之間的空氣層內(nèi)；有源聲振控制是采用激勵器裝置，將其安裝在輻射板上作為次級振源，由于兩層板之間空腔內(nèi)的聲場是主要的聲耦合部分，因此這部分聲均得到控制，整個結(jié)構(gòu)的隔聲量將會明顯提高；三維空間有源降噪系統(tǒng)的研究20世紀90年代以來，有噪聲控制的研究內(nèi)容發(fā)生了根本性的變化，主要是由于高速微處理器的不斷涌現(xiàn)和自適應信號處理理論技術的進步，推動了三維空間（尤其是封閉|空間）聲場有源噪聲控制的發(fā)展，這方面成功的例子是I船舶艙室、飛機艙室及汽車駕駛室內(nèi)的有源消聲。

　　2.2采用消聲、隔聲和吸聲控制噪聲

2.2.1消聲控制噪聲風機在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強烈的空氣動力性噪聲，為阻止聲音外傳播又允許氣流通過，在風機氣流通道上，裝上消聲裝置，使風機本身發(fā)生的噪聲和管道中的空氣動力噪聲降低，定型常用的消聲裝置有：阻性消聲器常用片式消聲器、蜂窩式消聲器、管式消聲器、迷宮式消聲器等；抗性消聲器常用共振式消聲器、擴張式消聲器、混合式消聲器、障板式消聲器等；阻抗復合消聲器常用擴張室一阻抗復合式消聲器、共振腔一阻性復合式消聲器、阻一抗一共復合式消聲器。

　　2.2.2隔聲控制噪聲隔聲是噪聲控制工程中常用的技術措施，利用墻體各種板材及構(gòu)件作為屏蔽物或利用維護結(jié)構(gòu)，把噪聲控制在一定范圍之內(nèi)，使噪聲在空氣中的傳播受阻而不能順利通過，從而達到降低噪聲的目的，常用的方法有：單層密實均勻構(gòu)件隔聲此類構(gòu)件的隔聲材料要求密實而厚重，如磚墻、鋼筋混凝土、鋼板、木板等，隔聲性能與材料的剛性、阻尼面密度有關；雙層結(jié)構(gòu)隔聲兩個單層結(jié)構(gòu)中間夾有一定厚度的空氣，或多孔材料的復合結(jié)構(gòu)，一般可比同樣質(zhì)量的單層結(jié)構(gòu)隔聲量高5~10dB；隔聲罩和隔聲間對于體積小的噪聲源，直接用隔聲結(jié)構(gòu)罩起，可以獲得顯著的降噪效果，這就是隔聲罩，有很多分散的噪聲源時可考慮建立一個小空間，使之與噪聲源隔離開來，這就是隔聲間；隔聲屏是放在噪聲源和受聲點之間的用隔聲結(jié)構(gòu)所制成的一種隔聲裝置。

　　2.2.3吸聲控制噪聲在墻面或頂柵上飾以吸聲材料、吸聲結(jié)構(gòu)或在空間懸掛吸聲板，吸聲體混合聲就會被吸收掉，這種控制噪聲的方法稱做吸聲降噪。

　　（1）吸聲材料在吸聲降噪方法中吸聲材料很重要，常用的有：①纖維材料。包括有機纖維、無機纖采掘維和纖維制品；②顆粒材料。包括砌塊和板材；③泡沫材料。包括泡沫塑料、其他等三大類二十幾種。

　　（2）共振吸聲結(jié)構(gòu)是利用共振原理作成的各種吸聲結(jié)構(gòu)，用于對低頻聲波的吸收，最常用結(jié)構(gòu)單個共振和減小羅茨風機的轉(zhuǎn)子間隙與泄漏。開線型三葉羅茨風機由于其氣流脈動小、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，近年來己逐漸開始取代兩葉羅茨風機。為進一步減少三葉羅茨風機的內(nèi)泄漏，提高容積效率，需要對風機的轉(zhuǎn)子（葉輪）間隙進行控制。

　　羅茨風機的轉(zhuǎn)子設計間隙三葉羅茨風機為定容積壓縮，其壓縮過程為吸熱過程。風機內(nèi)部存在的能量損失，如進排氣流動損失、回流沖擊損失、泄漏損失等，這些損失所消耗的功轉(zhuǎn)化成熱量為氣體所吸收，使羅茨風機的排氣溫度遠高于進氣溫度。風機的機殼、轉(zhuǎn)子（葉輪）、墻板等主要零件均是鑄鐵件，因此，在計算轉(zhuǎn)子間隙時必須考慮材料的熱脹冷縮性。

?。?）微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)由板厚和孔徑均在1mm以下、穿孔率為1% ~3%的金屬微穿孔板和空腔組成的復合結(jié)構(gòu)。

　　3結(jié)束語本文對風機噪聲控制方法進行了分類介紹，并分析了它們存在的問題和應用的前景。有些噪聲控制方法屬于被動控制，它們在較高頻段才起主要作用，在低頻段往往花費很大。隨著信號技術的發(fā)展，噪聲主動控制己逐漸成為可實施的技術，風機噪聲控制的根本途徑還是對其噪聲源的有效控制，是解決風機噪聲問題的積極主動的發(fā)展方向。