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    風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的噪聲，在家用電器、工業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)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(duì)人的身心健康影響較大，噪聲污染問題日益為人們所關(guān)注，因此，進(jìn)行風(fēng)機(jī)噪聲控制方法的研究十分迫切，而且具有實(shí)際的意義。本文在分析風(fēng)機(jī)噪聲產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，綜述了目前風(fēng)機(jī)噪聲控制方法的研究。

　　1風(fēng)機(jī)噪聲產(chǎn)生的原因風(fēng)機(jī)噪聲就其性質(zhì)和來源可以分為氣動(dòng)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(jī)械結(jié)構(gòu)噪聲和電機(jī)噪聲，前兩項(xiàng)也叫空氣動(dòng)力性噪聲，后兩項(xiàng)也叫機(jī)械性噪聲。

　　空氣動(dòng)力性噪聲強(qiáng)度大，是風(fēng)機(jī)中主要噪聲，下面重點(diǎn)分析空氣動(dòng)力性噪聲產(chǎn)生的機(jī)理。

　　1.寬帶噪聲密切聯(lián)系，在風(fēng)機(jī)噪聲研宄中應(yīng)當(dāng)把氣體和固體彈性系統(tǒng)作為一個(gè)統(tǒng)一的動(dòng)力系統(tǒng)來研究。

　　2風(fēng)機(jī)噪聲控制方法降低風(fēng)機(jī)噪聲的途徑一般有兩種：一種利用氣動(dòng)聲學(xué)原理來設(shè)計(jì)低噪聲風(fēng)機(jī)，主動(dòng)控制噪聲；一種采用消聲隔聲或吸聲等措施被動(dòng)控制噪聲。

　　2.1利用氣動(dòng)聲學(xué)原理控制噪聲

   2.1.1風(fēng)機(jī)無源噪聲控制方法從風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲產(chǎn)生原因可知，合理的氣動(dòng)設(shè)計(jì)是獲得低氣動(dòng)噪聲最根本的方法，風(fēng)機(jī)無源噪聲控制基本上都是從優(yōu)化風(fēng)機(jī)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(yīng)的噪聲水平也低，目前己經(jīng)趨于成熟的方法有：增強(qiáng)葉柵的氣動(dòng)力載荷，降低圓周速度對(duì)于風(fēng)機(jī)采用強(qiáng)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(jī)脈動(dòng)力所引起的。主要有以下幾個(gè)方面產(chǎn)生：風(fēng)機(jī)入口氣流的不穩(wěn)定流動(dòng)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(kuò)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(diǎn)或臨近部位（如蝸舌）引起空氣的壓力脈動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲，對(duì)于風(fēng)扇、壓氣機(jī)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(dāng)轉(zhuǎn)子的葉片掃掠過這不均勻的來流時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)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(jī)理始終與氣體的繞流流動(dòng)分離和施蝸所引起的壓力脈動(dòng)子的葉片速度va a―對(duì)轉(zhuǎn)子的相對(duì)氣流角定子對(duì)進(jìn)入轉(zhuǎn)子的氣流的影響柵的氣動(dòng)力載荷，在得到同樣風(fēng)量風(fēng)壓情況下，葉輪葉片外圓上圓周速度w可使風(fēng)機(jī)噪聲明顯降低，最典型例子是目前用在深型家用排油煙機(jī)上的離心風(fēng)機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)；合理的蝸舌間隙和蝸舌半徑當(dāng)氣流與葉片做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(dòng)葉的氣流出口有蝸舌存在，則這種非穩(wěn)定流動(dòng)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(dāng)相對(duì)蝸舌*0.14時(shí)頻譜上無明顯的峰值，適當(dāng)取較大的風(fēng)舌前端半徑可以降低離心風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)噪聲與渦流噪聲；蝸舌傾斜風(fēng)機(jī)葉輪葉柵氣流的周期性脈動(dòng)速度所產(chǎn)生的周期性脈動(dòng)氣動(dòng)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(dòng)氣動(dòng)力的劇烈程度及渦舌的迎風(fēng)面積有關(guān)，把蝸舌做成傾斜式，則同相位的脈動(dòng)氣動(dòng)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(jì)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(fēng)機(jī)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(duì)減噪是有利的；葉輪上增設(shè)分流葉片（短葉片）在風(fēng)機(jī)中，對(duì)無分流葉片的葉輪，當(dāng)葉片較少時(shí)，在葉片通道后半段易產(chǎn)生負(fù)速度區(qū)，容易導(dǎo)致氣流分離，當(dāng)葉片較多時(shí)又容易產(chǎn)生進(jìn)口阻塞和氣流分離；在動(dòng)葉進(jìn)出氣邊上設(shè)鋸齒形結(jié)構(gòu)在動(dòng)葉進(jìn)出氣邊上設(shè)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(dǎo)致渦流分離，使渦流分離，噪聲降低；在蝸舌處設(shè)置聲學(xué)共振器蝸舌處設(shè)置聲學(xué)共振器，當(dāng)聲波傳到共振器時(shí)，小孔孔徑和空腔中的氣體在聲波作用下來回運(yùn)動(dòng)，這運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，同時(shí)聲波進(jìn)入小孔孔徑時(shí)，由于頸壁的摩擦和阻尼，使相當(dāng)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(dāng)氣體通過共振器時(shí)，噪聲得到降低；在蝸殼內(nèi)設(shè)置擋流圈中低離心風(fēng)機(jī)的蝸殼寬度與葉輪出口寬度一般較大，氣流自葉輪進(jìn)入蝸殼的擴(kuò)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(shí)也使摩擦損失增加。為了減小渦流區(qū)，增加分風(fēng)機(jī)進(jìn)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(fēng)機(jī)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(gè)相消干頻模式，從而實(shí)現(xiàn)指定區(qū)域內(nèi)噪聲能降低或消除的目的。對(duì)風(fēng)機(jī)有源噪聲控制國內(nèi)外對(duì)管道風(fēng)扇、家用電器、軸流風(fēng)機(jī)以及離心風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)在使用時(shí)，進(jìn)入口己連接了管道，在具有管道噪聲的主管道上開一個(gè)或幾個(gè)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(fēng)機(jī)噪聲的有源控制研究目前主要是針對(duì)結(jié)構(gòu)輻射聲。20世紀(jì)80年代后期，P.A.Nelson等人提出了一種消聲理論，其特點(diǎn)就是從能量角度出發(fā)，在初級(jí)聲源附近引入若干次級(jí)點(diǎn)聲源，構(gòu)成一個(gè)聲輻射陣，選擇該陣總輻射聲功率為目標(biāo)函數(shù)，在己知初級(jí)聲源復(fù)強(qiáng)度以及輻射陣空間分布的情況下，確定一組最優(yōu)次級(jí)聲源復(fù)強(qiáng)度，使總輻射功率最小。近些年，有人在離心風(fēng)機(jī)機(jī)殼內(nèi)蝸舌部位安裝兩個(gè)次級(jí)聲源，次級(jí)聲源由電子信號(hào)激勵(lì)，電子信號(hào)與葉輪的轉(zhuǎn)向同步，調(diào)節(jié)他們的振幅和相位，使風(fēng)機(jī)進(jìn)出口處的噪聲減到最小；風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力噪聲的有源控制風(fēng)機(jī)的噪聲源中，空氣動(dòng)力噪聲是主要部分，而且最難治理，根據(jù)蝸聲理論，風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力噪聲的有源控制是從有源控制空氣動(dòng)力場內(nèi)的渦流破裂入手，有人進(jìn)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(jī)會(huì)；有源聲吸收有源聲吸收又叫自適應(yīng)吸收，實(shí)際上是用自適應(yīng)方法控制聲阻抗，即在次級(jí)聲源上施加與聲場有關(guān)的信號(hào)，使次級(jí)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(gè)吸聲體，對(duì)于單校子點(diǎn)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(gè)理想喇叭大約能提供0.93m2的等效吸聲量，而耦校子次級(jí)聲源的最大吸聲量是單校子點(diǎn)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(duì)風(fēng)機(jī)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(yáng)聲器作為次級(jí)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(lì)器裝置，將其安裝在輻射板上作為次級(jí)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(gè)結(jié)構(gòu)的隔聲量將會(huì)明顯提高；三維空間有源降噪系統(tǒng)的研究20世紀(jì)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(yīng)信號(hào)處理理論技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)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(jī)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(fēng)機(jī)在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)烈的空氣動(dòng)力性噪聲，為阻止聲音外傳播又允許氣流通過，在風(fēng)機(jī)氣流通道上，裝上消聲裝置，使風(fēng)機(jī)本身發(fā)生的噪聲和管道中的空氣動(dòng)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(kuò)張式消聲器、混合式消聲器、障板式消聲器等；阻抗復(fù)合消聲器常用擴(kuò)張室一阻抗復(fù)合式消聲器、共振腔一阻性復(fù)合式消聲器、阻一抗一共復(fù)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(shù)措施，利用墻體各種板材及構(gòu)件作為屏蔽物或利用維護(hù)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(dá)到降低噪聲的目的，常用的方法有：單層密實(shí)均勻構(gòu)件隔聲此類構(gòu)件的隔聲材料要求密實(shí)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(guān)；雙層結(jié)構(gòu)隔聲兩個(gè)單層結(jié)構(gòu)中間夾有一定厚度的空氣，或多孔材料的復(fù)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(duì)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(shí)可考慮建立一個(gè)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(diǎn)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(huì)被吸收掉，這種控制噪聲的方法稱做吸聲降噪。

　?。?）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(jī)纖維、無機(jī)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(duì)低頻聲波的吸收，最常用結(jié)構(gòu)單個(gè)共振和減小羅茨風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子間隙與泄漏。開線型三葉羅茨風(fēng)機(jī)由于其氣流脈動(dòng)小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，近年來己逐漸開始取代兩葉羅茨風(fēng)機(jī)。為進(jìn)一步減少三葉羅茨風(fēng)機(jī)的內(nèi)泄漏，提高容積效率，需要對(duì)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子（葉輪）間隙進(jìn)行控制。

　　羅茨風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)間隙三葉羅茨風(fēng)機(jī)為定容積壓縮，其壓縮過程為吸熱過程。風(fēng)機(jī)內(nèi)部存在的能量損失，如進(jìn)排氣流動(dòng)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(fēng)機(jī)的排氣溫度遠(yuǎn)高于進(jìn)氣溫度。風(fēng)機(jī)的機(jī)殼、轉(zhuǎn)子（葉輪）、墻板等主要零件均是鑄鐵件，因此，在計(jì)算轉(zhuǎn)子間隙時(shí)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(fù)合結(jié)構(gòu)。

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