Natura zgomotului vântului: o simfonie a aerodinamicii și a vibrațiilor mecanice
Zgomot de vânt de la Motoarele de ventilator de aer condiționat este una dintre cele mai semnificative surse de zgomot în timpul funcționării sistemului de aer condiționat. Nu este pur și simplu „zgomot de vânt”, ci mai degrabă un zgomot complex generat de interacțiunea complexă a aerodinamicii și a vibrațiilor mecanice. Din perspectivă tehnică, zgomotul vântului poate fi definit ca undele sonore generate de rotația de mare viteză a rotorului de ventilator, care interacționează cu aerul, provocând instabilitatea fluxului de aer, turbulența, vortexurile și fluctuațiile de presiune. Acest zgomot este de obicei în bandă largă, ceea ce înseamnă că energia este distribuită pe o gamă largă de frecvență, dar vârfurile apar la frecvențe specifice (cum ar fi frecvența de trecere a lamei și armonica sa).
Surse de zgomot de vânt: patru mecanisme principale de generare
1.. Zgomot de frecvență de pasare a lamei:
Aceasta este cea mai reprezentativă componentă a zgomotului vântului. Atunci când lamele ventilatorului se rotesc la viteză mare, periodic „tăierea” prin aer sau structuri fixe (cum ar fi suportul motorului și limba volută), acestea generează pulsiuni periodice ale fluxului de aer. Această pulsare generează un zgomot specific de frecvență, cunoscut sub numele de frecvența de trecere a lamei (BPF). Formula de calcul este: BPF = Numărul de lame × Viteza de rotație (RPM). De exemplu, un ventilator cu șapte lame și o viteză de rotație de 1200 rpm are un BPF de 7 × (1200/60) = 140 Hz. Datorită sensibilității variate la frecvențe specifice, BPF-urile în intervalul de 1-4 kHz poate fi deosebit de iritant.
2. Zgomot de vărsare de vortex:
Când aerul curge pe suprafețe neregulate, cum ar fi lamele ventilatorului, parantezele și volutele, se formează vortexuri instabile. Atunci când aceste vortice se desprinde de suprafață, acestea generează fluctuații ale aleatorii de presiune, creând un zgomot non-periodic, în bandă largă. Zgomotul vărsat de vortex se manifestă adesea ca un sunet șuier sau șuierător. Este posibil să nu se observe la viteze mici ale vântului, dar crește semnificativ la viteze mai mari ale vântului. Controlul acestui zgomot necesită optimizarea proiectării căii de flux de aer pentru a reduce suprafețele de tracțiune inutile și viraje ascuțite.
3. Zgomot de turbulență:
Rotația rotorului de ventilator creează un flux de aer extrem de turbulent. Turbulența în sine este o mișcare de lichid aleatorie, dezordonată, care conține vârtejuri de diferite dimensiuni. Mișcarea aleatorie și interacțiunea acestor vârtejuri generează, de asemenea, zgomot în bandă largă. Zgomotul turbulenței este proporțional cu a șasea putere a vitezei vântului, ceea ce înseamnă că pentru fiecare dublare a vitezei vântului, nivelul de presiune sonoră a zgomotului de turbulență crește cu aproape 18 decibeli. Acesta este motivul principal pentru care aparatele de aer condiționat se confruntă cu o creștere accentuată a zgomotului în modul „putere”.
4. Zgomot de rezonanță:
Rezonanța are loc atunci când frecvența naturală a lamelor ventilatorului, a volutei sau a întregii structuri de aer condiționat este apropiată de frecvența de zgomot generată de ventilator (cum ar fi BPF). Rezonanța face ca amplitudinea vibrațiilor să crească dramatic, amplificând zgomotul de vibrație inițial subtil într -un sunet puternic. Acest zgomot se manifestă adesea ca un sunet „zumzet” sau „roaring”, uneori însoțit de vibrații perceptibile. Controlul zgomotului prin rezonanță necesită optimizarea materialelor structurale, adăugarea de materiale de amortizare sau modificarea proiectării structurale pentru a schimba frecvența rezonantă.
Strategii de control al zgomotului eolian: optimizare cuprinzătoare de la proiectare la aplicație
Pentru a reduce eficient zgomotul eolian în motoarele cu aer cu aer condiționat, industria a adoptat o varietate de măsuri tehnice, care sunt integrate pe întregul proces de proiectare, fabricație și instalare a produsului.
1.. Optimizare a designului rotorului și aerodinamic:
Aceasta este cheia pentru a aborda fundamental zgomotul vântului. Prin simulări de dinamică a fluidelor de calcul (CFD), inginerii pot optimiza forma lamei, curbura, unghiul de pas și grosimea pentru a reduce separarea fluxului de aer și turbulența, reducând astfel zgomotul vortexului. Mai mult, utilizarea unei distanțe sau lungimii inegale poate perturba efectiv armonicele ventilatorului suflantei (BPF), dispersând energia și reducând claritatea zgomotului.
2. Optimizarea structurii volute și a conductelor de aer:
Designul volut este crucial pentru impactul său asupra zgomotului vântului. Optimizarea distanțării dintre limba volut și rotorul poate reduce pulsiunea fluxului de aer în timpul tăierii lamei. Un design volut al peretelui interior și al conductelor de aer simplificat poate reduce rezistența la flux de aer, turbulența și vortexurile, reducând astfel zgomotul. Unele aparate de aer condiționat de înaltă calitate folosesc chiar și un aport de aer bidirecțional sau proiecte de conducte cu mai multe straturi pentru a obține un flux de aer mai neted.
3. Materiale și vibrații și reducerea zgomotului:
Utilizarea materialelor compozite polimerice sau a materialelor de absorbție a sunetului pentru a fabrica volutul și canalul absoarbe și atenuează în mod eficient undele sonore. Folosind tampoane elastice cu vibrații sau adezivul de amortizare la conexiunea dintre motorul ventilatorului și carcasa de aer condiționat poate izola vibrațiile motorului, împiedicând transmiterea acesteia prin structură la panoul de aer condiționat, reducând astfel zgomotul transmis de structură.
4. Tehnologia de control al motorului:
Utilizarea tehnologiilor variabile de frecvență și DC fără perie (BLDC) este o tendință a motoarelor moderne de ventilator de aer condiționat. Deoarece motoarele BLDC nu au perii, acestea funcționează mai lin și liniștit, iar viteza lor poate fi ajustată precis și continuu de un controler de frecvență variabilă. Acest lucru permite aparatului de aer condiționat să regleze viteza aerului în funcție de nevoile reale. La viteze mici, nivelurile de zgomot pot fi reduse semnificativ, îmbunătățind eficient confortul utilizatorului.
Măsurarea și evaluarea zgomotului vântului
Pe plan profesional, măsurătorile zgomotului vântului sunt de obicei efectuate într -o cameră anecoică pentru a se asigura că rezultatele măsurării nu sunt afectate de zgomotul extern. Valorile cheie de măsurare includ:
Nivel de presiune sonoră (DB): Aceasta reflectă sunetul zgomotului. Nivelul de presiune sonoră ponderată (DBA) este de obicei utilizat, deoarece seamănă mai mult cu percepția urechii umane a sunetului.
Nivel de putere sonoră (DB): Aceasta reflectă energia de zgomot a sursei în sine. Este independent de mediul de testare și este metrica fundamentală pentru evaluarea performanței acustice a unui produs.
Analiza spectrală: analizând distribuția zgomotului pe diferite frecvențe, nivelurile de zgomot maxime, cum ar fi frecvențele de tăiere a lamei, poate fi identificată, oferind o bază pentru proiectarea ulterioară a reducerii zgomotului.
