Naturen til vindstøy: en symfoni av aerodynamikk og mekanisk vibrasjon
Vindstøy fra Air Conditioning viftemotorer er en av de mest betydningsfulle kildene til støy under drift av klimaanlegg. Det er ikke bare "vindstøy", men snarere en kompleks støy generert av den komplekse interaksjonen mellom aerodynamikk og mekaniske vibrasjoner. Fra et teknisk perspektiv kan vindstøy defineres som lydbølgene som genereres av høyhastighetsrotasjonen av viftehjulet, som samhandler med luften, noe som forårsaker luftstrøms ustabilitet, turbulens, virvler og trykksvingninger. Denne støyen er vanligvis bredbånd, noe som betyr at energi er fordelt på et bredt frekvensområde, men topper oppstår ved spesifikke frekvenser (for eksempel bladpassende frekvens og dens harmonikk).
Kilder til vindstøy: Fire hovedgenerasjonsmekanismer
1. Bladpassende frekvensstøy:
Dette er den mest representative komponenten i vindstøy. Når viftebladene roterer med høy hastighet, med jevne mellomrom "skjære" gjennom luften eller faste strukturer (for eksempel motorbraketten og volut tungen), genererer de periodiske luftstrømpulsasjoner. Denne pulsasjonen genererer en spesifikk frekvensstøy, kjent som bladpassende frekvens (BPF). Beregningsformelen er: BPF = antall kniver × Rotasjonshastighet (RPM). For eksempel har en vifte med syv kniver og en rotasjonshastighet på 1200 o/min en BPF på 7 × (1200/60) = 140 Hz. På grunn av varierende følsomhet for spesifikke frekvenser, kan BPF-er i 1-4 kHz-området være spesielt irriterende.
2. Virvel som kaster støy:
Når luft renner over uregelmessige overflater som vifteblad, parentes og volutes, dannes ustabile virvler. Når disse virvlene brytes bort fra overflaten, genererer de tilfeldige trykksvingninger, og skaper en ikke-periodisk, bredbåndstøy. Vortex som kaster støy manifesterer seg ofte som en susende eller surrende lyd. Det kan ikke merkes med lave vindhastigheter, men øker betydelig ved høyere vindhastigheter. Å kontrollere denne støyen krever å optimalisere luftstrømningssti -utformingen for å redusere unødvendige draflater og skarpe svinger.
3. Turbulensstøy:
Rotasjonen av viftehjulet skaper en meget turbulent luftstrøm. Turbulens i seg selv er en tilfeldig, forstyrret væskebevegelse som inneholder virvler i varierende størrelser. Den tilfeldige bevegelsen og interaksjonen mellom disse virvlene genererer også bredbåndsstøy. Turbulensstøy er proporsjonal med den sjette kraften i vindhastigheten, noe som betyr at for hver dobling av vindhastigheten øker lydtrykknivået av turbulensstøy med nesten 18 desibel. Dette er den viktigste grunnen til at klimaanlegg opplever en kraftig økning i støy i "kraft" -modus.
4. Resonansstøy:
Resonans oppstår når den naturlige frekvensen av viftebladene, volum eller hele klimaanleggsstrukturen er nær støyfrekvensen generert av viften (for eksempel BPF). Resonans får vibrasjonsamplitude til å øke dramatisk, og forsterker den opprinnelig subtile vibrasjonsstøyen til en høy lyd. Denne støyen manifesterer seg ofte som en "summende" eller "brølende" lyd, noen ganger ledsaget av merkbare vibrasjoner. Å kontrollere resonansstøy krever å optimalisere strukturelle materialer, tilsette dempematerialer eller endre strukturell design for å forskyve resonansfrekvensen.
Vindstøykontrollstrategier: Omfattende optimalisering fra design til applikasjon
For effektivt å redusere vindstøy i klimaanlegg, har bransjen tatt i bruk en rekke tekniske tiltak, som er integrert gjennom hele produktdesign, produksjon og installasjonsprosess.
1. Impeller og aerodynamisk designoptimalisering:
Dette er nøkkelen til fundamentalt å adressere vindstøy. Gjennom Computational Fluid Dynamics (CFD) -simuleringer kan ingeniører optimalisere bladformen, krumningen, stigningsvinkelen og tykkelsen for å redusere luftstrømningsseparasjon og turbulens, og dermed redusere virvelstøy. Videre kan bruk av ulik bladavstand eller lengde effektivt forstyrre harmonikkene til blåseviften (BPF), spre energien og redusere skarpheten på støyen.
2. Optimalisering av volut og luftkanalstruktur:
Den volututformingen er avgjørende for dens innvirkning på vindstøy. Optimalisering av avstanden mellom volut tungen og løpehjulet kan redusere luftstrømpulsering under skjæring av bladet. En strømlinjeformet volut indre vegg- og luftkanalutforming kan redusere luftstrømresistens, turbulens og virvler, og dermed redusere støy. Noen avanserte klimaanlegg bruker til og med toveis luftinntak eller flerlags kanaldesign for å oppnå jevnere luftstrøm.
3. Materialer og vibrasjoner og støyreduksjonsteknologier:
Ved hjelp av polymerkomposittmaterialer eller lydopptakelsesmaterialer for å produsere volum og kanal absorberes og demper lydbølger effektivt. Ved å bruke elastisk vibrasjonsdempende pads eller dempende lim ved forbindelsen mellom viftemotoren og klimaanlegget kan du isolere motorvibrasjon, og forhindrer at den overføres gjennom strukturen til klimaanlegget, og dermed reduserer strukturbåren støy.
4. Motorkontrollteknologi:
Bruken av variabel frekvens og børsteløse DC (BLDC) teknologier er en trend i moderne klimaanleggsfanmotorer. Fordi BLDC -motorer mangler børster, fungerer de jevnere og stille, og hastigheten deres kan justeres nøyaktig og kontinuerlig med en variabel frekvenskontroller. Dette gjør at klimaanlegget kan justere lufthastigheten i henhold til faktiske behov. Ved lave hastigheter kan støynivået reduseres betydelig, og effektivt forbedre brukerkomforten.
Måling og evaluering av vindstøy
Profesjonelt sett utføres vindstøymålinger vanligvis i et anekoisk kammer for å sikre at målingsresultatene ikke blir påvirket av ekstern støy. Nøkkelmålingsmålinger inkluderer:
Lydtrykknivå (DB): Dette gjenspeiler støyens lydstyrke. A-vektet lydtrykknivå (DBA) brukes vanligvis fordi det ligner nærmere det menneskelige ørets oppfatning av lydstyrke.
Lydkraftnivå (DB): Dette gjenspeiler støyenergien til selve kilden. Det er uavhengig av testmiljøet og er den grunnleggende beregningen for å evaluere et produkts akustiske ytelse.
Spektralanalyse: Ved å analysere fordelingen av støy på tvers av forskjellige frekvenser, kan toppstøynivåer, for eksempel skjærefrekvenser for bladet identifiseres, noe som gir et grunnlag for påfølgende støyreduksjonsdesign.
