新型式风机壳构建晃震频率的研讨

中国风机信息网采编，1风机作为通风与空调系统的主要动力设备，已多使用在工业与民用建筑当中，同一时间它也成为了这些建筑的*大噪声源之一；在工业建筑方面，有的大型鼓风机可以产生高达130dBA的噪声；在民用建筑方面，特别是一些大型公共建筑如音乐厅、歌剧院以及体育馆等等，通风与空调系统中风机产生的噪声已部分影响了其使用功能。如何有效减少风机噪声一直是全世界上亟待处理的课题中国风机信息网编辑。
　　风机根据其种类和型号的不同，其产生的噪声和频率特征也有所不同，但从噪声产生的机理和风机机组向外辐射噪声的部位来分析，各种种类的风机却都有一起之处。在风机产生的各种噪声辐射源中，以进气口及出气口辐射的空气动力性噪声*为强烈，已有文献说明，进出气口辐射的空气动力性噪声比其它部位辐射的噪声要高出10dB～20dB。通过对风机本身结构上的研究与改进以便减少其噪声已引发普遍重视。中国已有许多文献对离心风机涡壳的共振频率作了研究。
　　2离心风机声学模型及其共振频率
　　在声学元件的线度比声波波长小得多时，可将声学元件看作是集中参数系统。因此得到如1所示的离心风机涡壳类比声学等效图，它由截面积为S1和S2（半径为α）、长度为l 1和l 2的短管与容积为V的腔体构成。同一时间假定：
　　（1）风机涡壳的线度远不大于声波波长，即α，l 1，l 2，以及V 0 3＜＜。
　　（2）短管体积远不大于腔体体积，即Sl i＜＜V（i＝1，2）。
　　（3）腔体内媒质压缩和膨胀时，腔壁不会变形，即腔壁是刚性的。由此可得到声学类比线路图，参见2.
　　2.1离心风机等效模型声学参数
　　2所示离心风机涡壳声学类比线路图中各声学参数如下：（1）离心风机蜗壳的声顺：C A＝V c 2（1）式中：V为蜗壳体积（m 3）；
　　为空气密度（kg／m 3）；c为声速（340m／s）。
　　（2）蜗壳进、出气口的声质量：m i＝L i S i（i＝1，2）（2）式中：L i＝L i＋1.7α；L i为短管等效长度（m）；α为短管开口半径（m）；S i为短管开口面积（m 2）。
　　（3）进、出气口声阻，对于不能兰边的圆形开口，其值为［5］：R i＝／（4c）（i＝1，2）（3）假如开口为非圆形，只要不是细长形，则仍可按出口的等效面积来计算，不会有太大的误差。
　　2.2离心风机等效模型共振频率的推导
　　由2可见，离心风机蜗壳进、出气口声阻抗：Zi＝R＋jm i（i＝1，2）（4）
　　蜗壳空腔声阻抗为：
　　Z C＝－j／（C A）（5）
　　根据2可见，蜗壳系统总的声阻抗即为Z 1与Z 2和Z c并联阻抗之和：Z 0＝Z 1＋Z 2 Z C Z 2＋Z C＝R＋jm 1＋（R 2＋2 m 2）［R＋jm 2－jC A（R 2＋2 m 2）］R 2＋［C A（R 2＋2 m 2）－m 2］2令：k＝R／（ωm 2），p＝ω2 C A（k 2＋1）Z′＝j［m 1＋（k 2＋1）（m 2－pm 2）k 2＋（p－1）2］当Z′＝0时，系统处于共振状态。明显解＝0不合理，应于舍去。则有：＝2＋m 2 m 1（k 2＋1）±［m 2 m 1（k 2＋1）］2－4k 2
　　2C A m 2（k＋1）
　　由于R 2＜＜m 2 i，即k≈0，则得到两个解：
　　1＝c 2 S 2 Vl 2　或　2＝（l 1 S 2＋l 2 S 1）c 2 Vl 1 l 2
　　即f 1＝c 2 S 2 Vl 2　或f 2＝c 2（l 1 S 2＋l 2 S 1）Vl 1 l 2（6）
　　3结果分析
　　由离心风机涡壳声学类比线路图和的数学推导得出了上述两个共振频率解；通过对式（6）的观察可以发现：
　　（1）与这时有文献得出的总结不同的是，中国风机信息网通过研究发现，离心风机涡壳事实上存在有两个基频共振频率。
　　（2）这两个基频共振频率中的f 1仅与风机出气口短管的截面积、腔体容积和短管长度成函数关系，而与风机进气口开口几何尺寸无关。在离心风机涡壳结构设计时应予注意。
　　（3）两个基频共振频率中的f 2与文献［2］所得的共振频率表达式完全一致；将文献［2］中供应的实验数据如表1所示带入公式（6）后，所得结果如下：f 1＝588Hz和f 2＝611Hz。
　　4结语
　　振动的强度和外力频率f与某机组零件或通道的固有频率之比相关。当这两个频率相等时产生共振，这就会大大加强噪声。已有的研究成果说明，与在无机壳工况下工作相对比较，离心叶轮在机壳内运作时，在基频共振频率处出现显著的峰值，并由此引发涡壳向外辐射低频噪声，叶轮转速的变化对该峰值频率没有影响。因此在设计时应使离心叶轮的重点声辐射频率范围与风机涡壳基频共振频率错开，以便使得整个风机噪声声级减少。