如何来降低离心风机的气动隔音降噪(怎样将风机噪音降到最低)
离心风机的噪声主要是气动噪声,其叶轮与扩压器(或蜗舌)之间的强烈相互作用是气动噪声的重要来源之一 。对于有叶片扩压器的离心风机,叶轮与扩压器叶片也是风机配件之间的无叶过渡区是动静相干作用最强烈区域,这里产生的气动噪声极为复杂。
经过多次的实际试验,有叶扩压器与无叶扩压器的离心风机噪声频谱存在较大不同。有叶扩压器的离心风机,其离散噪声中除了基频外,其二次至四次谐波处的声压级仍非常显著,甚至高于基频处的声压级。叶轮与叶片扩压器之间相干作用的主要方面是叶轮出口气流在下游扩压器叶片前缘面上的冲击效应,前缘几何形状对该冲击效应有着重要影响。因此,对有叶扩压器的离心风机,降噪方法之一就是寻求合适的扩压器叶片进口前缘几何形状,以降低由于叶轮与扩压器之间动静相干作用产生的噪声。通过优化扩压器前缘几何形状来提高离心风机性能、降低其气动噪声的研究已有少量报导。
如果分别将前缘带凹槽,带三角形豁口的扩压器叶片应用于离心压缩机中,获得了高的性能,但未涉及对噪声的影响。Ohta [6-10] 等将扩压器前缘自压力面向吸力面方向倾斜切割,使离心压缩机总噪声降低了14.2dB。这种改进主要是减少了叶轮出口气流在扩压器叶片前缘上冲击的接触面积,从而降低了叶片通过频率处的离散噪声;并且通过流场的数值模拟发现扩压器前缘的脱落涡尺寸减小以及湍流强度降低,从而也降低了其宽频噪声。但是,这种切割方式在变工况下的降噪效果不够理想,性能下降也显著。在离心风机低稠度扩压器前缘的叶根和叶顶处开槽,使得叶片通过频率处噪声下降了5dB,而风机气动性能没有明显下降。对扩压器叶片前缘的改进,实践证明能较显著地降低风机气动噪声。由于噪声降低与气流脉动压力变化有着密切联系,所以,有必要对改进前后的扩压器表面脉动压力变化开展研究,并由此揭示叶轮机械气动噪声产生及降低的机理。本课题组以前开展了离心风机叶片扩压器进口倾斜角对风机气动性能及噪声影响的研究工作 ,结果表明,在采用前缘倾斜叶片扩压器下,风机性能略有提高,且气动噪声降低效果明显。在设计工况附近,总噪声水平降低约4dB(A),离散噪声降低约17dB(A)。
对倾斜叶片扩压器周围的流动特点,特别是前缘表面气流脉动压力的变化情况目前还不清楚,影响了对其降噪机理的认识。本文采用试验与数值模拟相结合的方法对一高速离心风机开展研究,研究倾斜前缘与非前缘倾斜扩压器叶片表面的气流脉动压力变化情况揭示其与风机气动噪声变化之间的关系,由此探索研究前缘倾斜扩压器引起噪声降低的原因。1 试验风机参数所研究离心风机的主要性能参数范围如表1所示,叶轮与扩压器主要结构参数。试验按照标准ISO 5801-2008进行,主要测量了风机转速、流量,全压升和噪声等参数。试验装置,测量方法和测试仪器系统。前缘倾斜扩压器是在原始扩压器基础上,对扩压器叶片前缘按一定角度切削而成。定义切削倾斜角θ为扩压器叶片前缘与轮盘面之间的夹角以达到降低气动噪声的效果。