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裝載機動力傳動系噪聲機理分析

  
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  3風扇噪聲

  
  風扇噪音是由冷卻風扇轉動產生的,與轉速成正比。風扇噪音主要是由風扇葉片切割空氣或由風扇后面的部件所產生的空氣紊流產生的,通過改變葉片的直徑、數量、形狀或角度,以及采用可變葉片風扇或改進風扇罩形狀都可以減少風扇噪音。
  
  風扇噪聲在內燃機噪聲源中也占有較大比重。風扇噪聲主要是由葉片旋轉噪聲和渦流噪聲引起的,前者是窄帶噪聲,后者是寬帶噪聲。此外,風扇的護風圈等結構由于共振也會產生機械噪聲。
  
  旋轉噪聲是由風扇旋轉的葉片周期性打擊空氣質點,引起的壓力脈動面激發的噪聲,這種周期性的壓力脈動是由一個穩態的基頻和一系列諧波分量的疊加而成。這些脈動分量可用下式表示:
  
  f=inz/60(Hz)
  
  式中:z——風扇葉片數;
  
  n——風扇轉速,(r/min);
  
  i——1,2,3…。
  
  風扇旋轉時,渦流噪聲的頻率取決于葉片與氣體的相對速度,而葉片的圓周速度隨與圓心的距離而變化,因此,渦流噪聲的頻率是連續的,噪聲的頻譜也是連續的。渦流噪聲一般是寬頻帶噪聲,其主要峰值頻率為:
  
  f=KV/d(Hz)
  
  式中:K——常數;0.15~0.22
  
  V——風扇圓周線速度,(m/s);
  
  d——葉片在氣流入射方向上的厚度(m)。
  
  影響風扇噪聲的因素主要有以下幾方面:
  
  ①風扇轉速、直徑、靜壓
  
  研究表明,風扇的風量越大,其噪聲也就越高,風扇直徑的大小、轉速的高低直接影響風扇噪聲。三者有以下關系式表示:
  
  L∞DN
  
  式中:L——噪聲聲壓級;
  
  D——風扇直徑;
  
  N——風扇轉速。
  
  風扇直徑的大小、轉速的高低與風扇風量的關系:
  
  V∞DN
  
  式中:V——風扇風量;
  
  D——風扇直徑;
  
  N——風扇轉速。
  
  因此,為了保證需要的風量,適當地增大直徑、減小轉速是適宜的。風扇風量的大小是根據內燃機的散熱量來確定,從降噪的角度考慮,增強內燃機及其冷卻系統的散熱能力,可以減小風扇風量,降低噪聲。
  
  ②風扇效率
  
  普遍規律是,風扇效率越低,消耗功率越大,風扇噪聲越大。
  
  風扇消耗之功率為:N=pV/ηηηv
  
  式中:V——風扇風量;
  
  η——風扇的液力效率;
  
  η——風扇的機械效率;
  
  η——風扇的容積效率;
  
  由式可見,如果風扇的總效率提高,則同樣風量時風扇消耗功率越小,噪聲亦隨之減小。通常變化不大,只要提高風扇的液力效率和容積效率,實際上都有利于降低噪聲。

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