风机噪声产生的机理及减振降噪的原理

     风机是一种量大面广的通用机械设备，在化工、石油、冶金、矿山、机械等工业部门以及某些民用部门得到广泛应用，风机在运转中产生的噪声常常成为影响工人健康和干扰环境安静的祸源，严重干扰人们的正常工作和休息，以至成为公害。而风机离散噪声(旋转噪声)与叶轮的旋转有关。特别在高速、低负荷情况下，这种噪声尤为突出。

风机噪音产生的机理

离散噪声是由于叶片周围不对称结构与叶片口设计试验旋转所形成的周向不均匀流场相互作用而产生的噪声，一般认为有以下几种：

1. 进风口前由于前导叶或金属网罩存在而产生的进气干涉噪声

   
   

2. 叶片在不光滑或不对称机壳中产生的旋转频率噪声

   
   

3. 离心出风口由于蜗舌的存在或轴流式风机后导叶的存在而产生的出口干涉噪声,离散噪声具有离散的频谱特性，基频( i=1时对应的频率)噪声*强，高次谐波依此递减。

风机涡流噪声：是由气流流动时的各种分离涡流产生的，一般认为有4种成因：

1. 当具有一定的来流紊流度的气流流向叶片时产生的来流紊流噪声

   
   

2. 气流流经叶片表面由于脉动的紊流附面层产生的紊流边界层噪声

   
   

3. 由于叶片表面紊流附面层在叶片尾缘脱落产生的脱体旋涡噪声

   
   

4. 轴流通风机由于凹面压力大于凸面而在叶片顶端产生的由凹面流向凸面的二次流被主气流带走形成的顶涡流噪声。

     风机叶片穿孔法降低风机涡流噪声为了降低风��涡流噪声，通常可以採用工作轮叶片穿孔法，因为叶片出口处经常出现涡流分离，而採用叶片穿孔方法可以使部分气流自叶片高压面流向叶片低压面，可以促使叶片分离点向流动下方移动，其机理等同于附面层吹风。这样降低了叶片出口截面的分离区，分离区涡流强度和尺寸减少，噪声也随之减少。但是大的穿孔系数会使压差降低过快，达不到要求的能量头,因此叶片穿孔法关键是穿孔排数、穿孔面积、穿孔系数、穿孔直径和穿孔偏角的设计,具体降噪方法如下：

1. 增强叶栅的气动力栽荷， 降低圆周速度

     对于风机採用强前向叶片，且多叶片叶轮有利于增大叶栅的气动力载荷，在得到同样风量风压情况下，叶轮叶片外圆上圆周速度可使风机噪声明显降低。

2. 合理的蜗舌间隙和蜗舌半径风机降噪减振

     当气流与叶片做相对运动时， 叶片后缘的气流尾迹中速度及压力均小于主流区，使叶栅后的气流速度与压力分佈皆不均匀，这种不均匀的气流在旋转， 由于在动叶的气流出口有蜗舌存在， 则这种非稳定流动与蜗舌相互作用将产生噪声， 距离噪声愈近噪声愈烈，通常适当取较大的风舌前端半径可以降低离心风机的旋转噪声与涡流噪声。

3. 蜗舌倾斜

     风机叶轮叶栅气流的周期性脉动速度所产生的周期性脉动气动力也使蜗舌相互作用产生旋转噪声，此噪声大小与脉动气动力的剧烈程度及涡舌的迎风面积有关，把蜗舌做成倾斜式，则同相位的脉动气动力的作用面积小了，辐射的噪声也就减小了。

4. 叶轮入(出)口处加紊流化装置风机降噪减振

     在风机叶轮叶片的入口或出口处加紊流化装置(金属网)可以使叶片背面的层流附面层立即转换成紊流附面层， 推迟叶片背面附面层的分离，甚至不分离， 叶片后缘装上网，网后的气流速度与压力梯度能迅速变均匀，若网在涡区中则可将涡区大大缩小,可进一步减噪.

5. 在动叶进出气边上设锯齿形结构风机降噪减振

     在动叶进出气边上设锯齿形结构可使叶片上气流层流附面层较早地转化为紊流，从而避免层流附面层中的不稳定波导致涡流分离，使涡流分离，噪声降低。

6. 在蜗舌处设置声学共振器

     蜗舌处设置声学共振器，当声波传到共振器时，小孔孔径和空腔中的气体存声波作用下来回运动，这运动的气体具有一定的质量，它抗拒由于声波作用而引起的运动，同时声波进入小孔孔径时，由于颈壁的摩擦和阻尼，使相当一部分声能因热耗而损失掉。另外充满气体的空腔具有阻碍来自小孔的压力变化的特性，由于这些因素的共同作用，当气体通过共振器时，噪声得到了降低。