。 孫少明等[2]提出了一種新型的降噪結(jié)構(gòu)—— — 仿生蝸舌
。 他們利用長(zhǎng)耳鶚等生物獨(dú)特的體表 降噪系統(tǒng)， 將仿生形態(tài)薄膜貼敷于蝸舌表面的 方法獲得
， 同時(shí)采用正交試驗(yàn)方法進(jìn)行參數(shù)優(yōu) 化設(shè)計(jì)
。 其試驗(yàn)和仿真結(jié)果標(biāo)明， 這種仿生蝸 舌可以阻止氣流在蝸舌尾緣處發(fā)生渦流脫落
， 可使離心風(fēng)機(jī)氣流噪聲得到有效控制
， 其平均降 噪量約為 1.8dB， 最大降噪值達(dá)到 3.1dB
。
任剛等[3]將前向離心風(fēng)機(jī)原有的直蝸舌結(jié)構(gòu) 改進(jìn)為尾傾斜蝸舌結(jié)構(gòu)之后
， 并配置簡(jiǎn)易共振 消聲器和阻性消聲器進(jìn)行了降噪試驗(yàn)研究。 研 究結(jié)果表明
， 傾斜蝸舌比原風(fēng)機(jī)在高效點(diǎn)處噪 聲下降約 4～5dB (A)
， 再配置簡(jiǎn)易直圓管阻性消 聲器后， 傾斜蝸舌比原風(fēng)機(jī)降低了約 14dB (A) 左右
。 Sandra 等[4]就前向離心風(fēng)機(jī)的蝸舌幾何參數(shù) 進(jìn)行了研究
， 主要分析了蝸舌形狀和位置對(duì)氣 動(dòng)噪聲的影響， 實(shí)際上也就是傳統(tǒng)的傾斜蝸舌 和改變蝸舌與葉輪間距的方法
。 最終在一定的 流量范圍內(nèi)降噪約 5dB
， 并且風(fēng)機(jī)性能也沒(méi)有顯 著下降。 Qi 等[5]通過(guò)增加蝸殼間隙
、 傾斜蝸舌等方法 實(shí)現(xiàn)降噪
， 同時(shí)對(duì)風(fēng)機(jī)性能進(jìn)行了研究。 結(jié)果 表明
， 在風(fēng)機(jī)全壓和效率不降低的前提下
， 降 噪 1～11dB (涵蓋各個(gè)流量范圍)。 另外
， 門艷忠等[6]也利用傾斜蝸舌降低噪聲 2～5dB
， 文中分析認(rèn)為， 主要式降低了風(fēng)機(jī)的基 頻噪聲而降低了總聲壓級(jí)
， 一方面改變了蝸舌 間隙和蝸舌半徑
， 另一方面是改善了氣流從葉 輪到蝸舌間的相位差。 李棟等[7]提出了一種階梯蝸舌
， 兩個(gè)蝸舌各 司其職
， 下蝸舌用來(lái)保證風(fēng)機(jī)性能的必要間距
， 上蝸舌則殼拉開(kāi)更大的間距以改善流場(chǎng)情況。 試 驗(yàn)結(jié)果表明
， 與傳統(tǒng)蝸舌蝸殼相比
， 噪聲降低了 約 3dB (A)。 1.1.2 改變?nèi)~輪形式 由于離散噪聲是由于與葉輪和蝸舌的相對(duì) 位置有關(guān)
， 因此
， 改變?nèi)~輪形式也能改變氣流 模式， 同時(shí)也改善了流場(chǎng)
， 也起到控制噪聲源 的作用
。 姚貴喜等[8]主要研究了徑向直板葉輪， 機(jī)翼 型葉輪和葉片數(shù)等參數(shù)對(duì)氣動(dòng)噪聲的影響
。 研 究表明
， 直板葉輪都會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲
， 這是 由于直板葉輪葉道短
， 氣流在葉道中速度分布不 均勻?qū)е隆?并且全壓效率最高的 10 葉片機(jī)翼型 葉輪具有最低的噪聲， 降噪效果達(dá)到 7dB (A)
。 袁東紅等[9]主要在葉輪區(qū)域采用了以下幾個(gè) 降噪措施： 1） 減小葉輪的寬度
； 2） 在進(jìn)口外 環(huán)加檔流圈來(lái)制止渦的生成； 3） 出口加擴(kuò)壓 段
， 并在周圍加吸聲材料
； 4） 減小內(nèi)蝸板的孔
徑； 5） 蝸殼內(nèi)加分流筋
。 最終試驗(yàn)表明
， 在設(shè) 計(jì)工況處， 氣動(dòng)噪聲值下降了 5dB (A)
。 馬健鋒等[10,11]采用不等距葉片方法對(duì)某前向 離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行降噪分析
， 包括數(shù)值仿真和試驗(yàn) 研究。 理論上
， 不等距葉片可能使基頻噪聲的 偶極子源分布在其他頻率從而使偶極子源強(qiáng)度 降低
。 但試驗(yàn)結(jié)果表明， 盡管原基頻位置處噪 聲降低了
， 但其他頻率處會(huì)增加新的峰值
， 并 且總噪聲級(jí)反而升高了 1～4dB (A)， 因而
， 不等 距葉片的降噪方法在實(shí)際使用時(shí)值得斟酌
。 劉曉良等[12]采用串列葉片進(jìn)行風(fēng)機(jī)降噪數(shù)值 分析， 串列葉片由前排的長(zhǎng)葉片和后排的短葉 片組成
， 文中選取了相對(duì)長(zhǎng)度因子
， 相對(duì)周向 位置因子進(jìn)行方案設(shè)計(jì)
， 分析不同組合下的風(fēng) 機(jī)氣動(dòng)噪聲， 最終降低了噪聲約 4.1dB (A)
。 其 中
， 短葉片分布在靠近長(zhǎng)葉片的壓力面一側(cè)， 這與很多文獻(xiàn)的研究結(jié)果是一致的[13,14]
。而與之相 對(duì)應(yīng)的
， 師銅墻等[15]采用等距串列葉片進(jìn)行降噪 試驗(yàn)研究， 發(fā)現(xiàn)等距串列葉片在高效點(diǎn)附近有 較好的降噪效果
， 降噪約 2dB (A)
， 而在其他流 量范圍內(nèi)氣動(dòng)和噪聲性能惡化。 Tangen 等[16]研究了風(fēng)機(jī)擴(kuò)壓器頂部的凹槽 對(duì)氣動(dòng)噪聲的影響
， 具體分析了擴(kuò)壓器而產(chǎn)生 噪聲的機(jī)理
， 擴(kuò)壓器性能和二次流之間的關(guān)系， 在理論研究基礎(chǔ)上通過(guò)加入凹槽的方式降噪約 2dB
。 可以看到
， 葉輪或蝸舌的合理改善可以從 本質(zhì)上削弱風(fēng)機(jī)氣動(dòng)聲源的強(qiáng)度， 尤其是偶極 子源的強(qiáng)度
， 達(dá)到最終降低氣動(dòng)噪聲的目的
。 1.2 傳遞途徑的控制方法 從噪聲的傳播途徑著手降低風(fēng)機(jī)噪聲也是 較為常見(jiàn)的方式， 這種方法并沒(méi)有從氣動(dòng)噪聲 的本質(zhì)上對(duì)聲源進(jìn)行削弱
， 只是在其傳播途徑 上加入了控制措施對(duì)噪聲進(jìn)行抑制
， 如在風(fēng)機(jī) 出口加消聲器、 在蝸舌處加共鳴器以及將蝸殼 改為消聲蝸殼等
。 1.2.1 吸聲蝸殼 聲源形成后氣流噪聲的傳播途徑有兩方面
， 一是通過(guò)氣流通道向出口外傳播， 另一方面會(huì) 通過(guò)蝸殼透射
， 而吸聲蝸殼就是從透射的角度 考慮的
。 姚貴喜等[17]利用高阻燃泡沫吸聲材料， 在原風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)加入穿孔蝸板和吸聲材料的情況下
， A 聲級(jí)下降了約 4dB (A)
。 劉曉良等[18]對(duì)吸聲蝸殼進(jìn)行了較為細(xì)致的研 究， 包括吸聲材料厚度和空腔厚度對(duì)噪聲的影 響
， 最終降噪效果為 5～7dB (A)
。 總的來(lái)講， 國(guó)內(nèi)外對(duì)于吸聲蝸殼的研究還 比較少
， 還有待于進(jìn)一步深入研究
。 1.2.2 進(jìn)出口加消聲器 在風(fēng)機(jī)出口加消聲器的情況比較多， 因?yàn)?消聲器會(huì)較大程度地降低風(fēng)機(jī)噪聲
， 但是很多 情況下風(fēng)機(jī)進(jìn)出口直接與其他管道相連
， 沒(méi)有 加消聲器的空間
， 并且由于風(fēng)機(jī)中氣流高溫影 響或長(zhǎng)期使用后的粉塵等物質(zhì)對(duì)消聲器的性能 產(chǎn)生不利影響[19]，因而
， 該方案需要在一些特定 情形下才能實(shí)現(xiàn)
。 目前， 參考的文獻(xiàn)中大多是 抗性消聲器
。 朱茂林等 [20] 針對(duì)中低壓離心風(fēng)機(jī)配套消聲 器
， 提出裝配式消聲器系列， 該類消聲器由矩 形外殼
、 消聲片和變徑管組成
， 消聲器試驗(yàn)結(jié) 果表明， 裝配式消聲器消聲量達(dá)到 15～20dB (A)
。 張碧泉等[21]針對(duì)高壓離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)了雙層微 穿孔板進(jìn)出口消聲器
， 由于微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu) 具有吸聲系數(shù)高， 吸收頻帶寬
， 而且無(wú)需填充 物等特點(diǎn)
， 進(jìn)口和出口消聲器分別取得了 3.5dB
(A) 和 17dB (A) 的降噪效果。 韓紹才等[22]給出了迷宮型消聲罩衰減量的計(jì) 算方法
， 并應(yīng)用在了風(fēng)機(jī)的噪聲控制之中
， 最 終降噪約 23dB (A)。 從吸聲蝸殼與進(jìn)出口消聲器的降噪結(jié)果進(jìn) 行比較可以發(fā)現(xiàn)
， 吸聲蝸殼沒(méi)有消聲器降噪量 大， 說(shuō)明了與蝸殼透射相比
， 從進(jìn)出口向外傳 播的氣動(dòng)噪聲居多
。 1.3 綜合比較 綜合以上所述的離心風(fēng)機(jī)降噪方法， 可以 將目前的一些降噪方法及其效果歸納如表 1 所 示
。 可以看到
， 從噪聲的源頭上考慮也會(huì)有一 定的降噪效果， 而在風(fēng)機(jī)噪聲的傳播途徑上進(jìn) 行降噪效果較好
， 往往需要多種方法運(yùn)用進(jìn)行 綜合考慮
。
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2 結(jié)論
總結(jié)了近十年離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲的降噪方 法， 包括非常規(guī)蝸舌 、 改變?nèi)~輪形式
、 吸聲蝸 殼和進(jìn)出口消聲器等， 通過(guò)各種降噪方法及其 降噪效果的對(duì)比可以總結(jié)如下： 1） 與聲源控制效果相比
， 利用傳播途徑來(lái) 控制風(fēng)機(jī)氣流噪聲效果較好
。 其中， 利用出口 消聲器降噪能獲得最好的降噪效果
， 降噪量達(dá) 20dB 左右
， 但是
， 安裝位置、 氣流高溫
、 有害物質(zhì)對(duì)消聲器性能的影響限制了其使用范圍
。 2） 在非常規(guī)蝸舌中， 傾斜蝸舌和變間隙蝸 舌的降噪效果更好
， 而且制造也比較方便
。 3） 對(duì)于葉輪形式的改變形式中， 機(jī)翼葉輪 效果最好
， 證實(shí)了好的葉片型線有利于改善聲 學(xué)性能
， 而不等距葉片反而會(huì)增加噪聲級(jí)。 4） 在可能的情況下采用多種降噪方法進(jìn)行 組合可能取得更佳的降噪效果
。
