ماهیت سر و صدای باد: سمفونی آیرودینامیک و لرزش مکانیکی
سر و صدای باد از موتورهای فن تهویه مطبوع یکی از مهمترین منابع سر و صدا در هنگام عملکرد سیستم تهویه مطبوع است. این فقط "سر و صدای باد" نیست ، بلکه یک سر و صدای پیچیده است که توسط تعامل پیچیده آیرودینامیک و ارتعاشات مکانیکی ایجاد می شود. از دیدگاه فنی ، سر و صدای باد را می توان به عنوان امواج صوتی ایجاد شده توسط چرخش پر سرعت پروانه فن ، که با هوا در تعامل است ، تعریف شود و باعث بی ثباتی جریان هوا ، تلاطم ، گرداب و نوسانات فشار شود. این نویز به طور معمول پهنای باند است ، به این معنی که انرژی در یک محدوده فرکانس گسترده توزیع می شود ، اما قله ها در فرکانس های خاص (مانند فرکانس تیغه و هارمونیک آن) رخ می دهند.
منابع سر و صدای باد: چهار مکانیسم اصلی تولید
1. سر و صدای فرکانس تیغه عبور:
این نماینده ترین مؤلفه نویز باد است. هنگامی که تیغه های فن با سرعت بالا می چرخند ، به طور دوره ای "برش" از طریق هوا یا سازه های ثابت (مانند براکت موتور و زبان حجمی) ، آنها پالس های جریان هوا را ایجاد می کنند. این پالس یک نویز فرکانس خاص ایجاد می کند ، معروف به فرکانس عبور تیغه (BPF). فرمول محاسبه عبارت است از: BPF = تعداد تیغه ها × سرعت چرخش (RPM). به عنوان مثال ، یک فن با هفت تیغه و سرعت چرخش 1200 دور در دقیقه دارای BPF 7 × (1200/60) = 140 هرتز است. با توجه به حساسیت متفاوت به فرکانسهای خاص ، BPF ها در محدوده 1-4 کیلوهرتز می توانند به ویژه تحریک کننده باشند.
2. سر و صدای ریختن گرداب:
هنگامی که هوا بر روی سطوح نامنظم مانند تیغه های فن ، براکت ها و Volutes جریان می یابد ، گردابهای ناپایدار تشکیل می شوند. هنگامی که این گردابها از سطح جدا می شوند ، نوسانات فشار تصادفی ایجاد می کنند و باعث ایجاد یک سر و صدای غیر پریودیک و باند پهن می شوند. سر و صدای ریختن گرداب اغلب به عنوان صدای تند و تیز و یا صدای لرزان ظاهر می شود. ممکن است در سرعت باد کم قابل توجه نباشد ، اما با سرعت باد بالاتر به طور قابل توجهی افزایش می یابد. کنترل این سر و صدا نیاز به بهینه سازی طراحی مسیر جریان هوا برای کاهش سطوح کشش غیر ضروری و چرخش های تیز دارد.
3. سر و صدای آشفتگی:
چرخش پروانه فن یک جریان هوای بسیار آشفته ایجاد می کند. تلاطم خود یک حرکت سیال تصادفی و بی نظم است که حاوی گرداب هایی با اندازه های مختلف است. حرکت تصادفی و تعامل این گردابها همچنین نویز باند پهن را ایجاد می کند. سر و صدای آشفتگی متناسب با قدرت ششم سرعت باد است ، به این معنی که برای هر دو برابر شدن سرعت باد ، سطح فشار صدا از سر و صدای آشفتگی نزدیک به 18 دسی بل افزایش می یابد. این دلیل اصلی است که تهویه هوا در حالت "قدرت" افزایش شدید سر و صدا را تجربه می کند.
4. سر و صدای رزونانس:
رزونانس زمانی اتفاق می افتد که فرکانس طبیعی تیغه های فن ، حجم یا کل ساختار تهویه هوا نزدیک به فرکانس نویز ایجاد شده توسط فن (مانند BPF) باشد. رزونانس باعث می شود دامنه لرزش به طرز چشمگیری افزایش یابد و باعث تقویت صدای لرزش ظریف در ابتدا به صدای بلند شود. این سر و صدا غالباً به عنوان صدای "وزوز" یا "غرش" ظاهر می شود ، که گاهی با ارتعاشات قابل درک همراه است. کنترل نویز رزونانس نیاز به بهینه سازی مواد ساختاری ، اضافه کردن مواد میرایی یا اصلاح طراحی ساختاری برای تغییر فرکانس رزونانس دارد.
استراتژی های کنترل نویز باد: بهینه سازی جامع از طراحی به کاربرد
برای کاهش موثر نویز باد در موتورهای فن تهویه مطبوع ، این صنعت انواع مختلفی از اقدامات فنی را اتخاذ کرده است که در کل فرآیند طراحی ، ساخت و نصب محصول یکپارچه شده است.
1. پروانه و بهینه سازی طراحی آیرودینامیکی:
این کلید اصلی پرداختن به سر و صدای باد است. از طریق شبیه سازی دینامیک سیال محاسباتی (CFD) ، مهندسان می توانند شکل تیغه ، انحنای ، زاویه زمین و ضخامت را بهینه کنند تا از جدایی جریان هوا و تلاطم کاهش یابد و از این طریق باعث کاهش نویز گرداب شود. علاوه بر این ، استفاده از فاصله یا طول تیغه نابرابر می تواند هارمونیک فن دمنده (BPF) را به طور مؤثر مختل کند ، انرژی آن را پراکنده و کاهش وضوح سر و صدا کند.
2. بهینه سازی ساختار مجرای حجم و هوا:
طراحی Volute برای تأثیر آن بر سر و صدای باد بسیار مهم است. بهینه سازی فاصله بین زبان حجمی و پروانه می تواند پالس جریان هوا را در حین برش تیغه کاهش دهد. طراحی دیواری داخلی و مجرای داخلی حجمی می تواند مقاومت جریان هوا ، تلاطم و گرداب را کاهش دهد و از این طریق نویز را کاهش دهد. برخی از تهویه مطبوع با سطح بالا حتی برای دستیابی به جریان هوای نرم و نرم حتی از طرح های مجرای چند لایه یا مجرای چند لایه استفاده می کنند.
3. فن آوری های مواد و لرزش و کاهش سر و صدا:
با استفاده از مواد کامپوزیت پلیمری یا مواد جذب کننده صدا برای تولید حجم و مجرای به طور مؤثر امواج صوتی را جذب و ضعیف می کند. استفاده از لنت های مرطوب کننده ارتعاش الاستیک یا چسب میرایی در اتصال بین موتور فن و پوشش تهویه هوا می تواند لرزش حرکتی را منزوی کند و از انتقال آن از طریق ساختار به پانل تهویه هوا جلوگیری می کند و از این طریق باعث کاهش سر و صدای ناشی از ساختار می شود.
4. فناوری کنترل موتور:
استفاده از فرکانس متغیر و فن آوری های DC بدون برس (BLDC) یک روند در موتورهای فن تهویه مطبوع مدرن است. از آنجا که موتورهای BLDC فاقد برس هستند ، آنها با یکنواخت تر و بی سر و صدا عمل می کنند و سرعت آنها می تواند دقیقاً و مداوم توسط یک کنترلر فرکانس متغیر تنظیم شود. این اجازه می دهد تا تهویه هوا سرعت هوا را با توجه به نیازهای واقعی تنظیم کند. در سرعت کم ، سطح سر و صدا می تواند به طور قابل توجهی کاهش یابد ، و به طور موثری راحتی کاربر را بهبود می بخشد.
اندازه گیری و ارزیابی نویز باد
از نظر حرفه ای ، اندازه گیری نویز باد به طور معمول در یک محفظه آنچوئیک انجام می شود تا اطمینان حاصل شود که نتایج اندازه گیری تحت تأثیر سر و صدای خارجی قرار نمی گیرد. معیارهای اندازه گیری کلیدی عبارتند از:
سطح فشار صدا (DB): این نشانگر بلندی نویز است. سطح فشار صدا با وزن A (DBA) به طور معمول مورد استفاده قرار می گیرد زیرا بیشتر شبیه درک گوش انسان از بلندی است.
سطح قدرت صدا (DB): این نشان دهنده انرژی نویز خود منبع است. این مستقل از محیط آزمون است و معیار اساسی برای ارزیابی عملکرد صوتی یک محصول است.
تجزیه و تحلیل طیفی: با تجزیه و تحلیل توزیع نویز در فرکانس های مختلف ، سطح اوج سر و صدای ، مانند فرکانس های برش تیغه ، قابل شناسایی است و پایه ای برای طراحی کاهش نویز بعدی فراهم می کند. $ $
