Tuulen melun luonne: aerodynamiikan ja mekaanisen tärinän sinfonia
Tuulen melu Ilmastointilaitteet on yksi merkittävimmistä melulähteistä ilmastointijärjestelmän käytön aikana. Se ei ole vain "tuulen kohina", vaan pikemminkin monimutkainen kohina, joka syntyy aerodynamiikan ja mekaanisten värähtelyjen monimutkaisesta vuorovaikutuksesta. Teknisestä näkökulmasta tuulen kohina voidaan määritellä äänen juoksupyörän nopeaan kiertoon syntyviksi ääniaaltoiksi, jotka ovat vuorovaikutuksessa ilman kanssa, aiheuttaen ilmavirran epävakauden, turbulenssin, pyörteiden ja paineenvaihtelut. Tämä melu on tyypillisesti laajakaista, mikä tarkoittaa, että energia jakautuu laajalla taajuusalueella, mutta piikit esiintyvät tietyillä taajuuksilla (kuten teränpäästötaajuus ja sen harmoniset).
Tuulen melun lähteet: Neljä päätuotantomekanismia
1. Teränpäästötaajuusmelu:
Tämä on tuulen kohinan edustavin komponentti. Kun tuulettimen terät pyörivät suurella nopeudella, "leikkaamalla" ilmaa tai kiinteät rakenteet (kuten moottorin kiinnike ja voluute kielen) läpi, ne tuottavat jaksollisia ilmavirran pulsaatioita. Tämä pulsaatio tuottaa tietyn taajuuden kohinan, joka tunnetaan teränpäästötaajuutena (BPF). Laskentakaava on: bpf = terien lukumäärä × pyörimisnopeus (rpm). Esimerkiksi puhaltimen, jolla on seitsemän terää ja kiertonopeus 1200 rpm, BPF on 7 × (1200/60) = 140 Hz. Erityisten taajuuksien vaihtelevan herkkyyden vuoksi 1-4 kHz: n BPF: t voivat olla erityisen ärsyttäviä.
14. Vortexin leviävä melu:
Kun ilma virtaa epäsäännöllisten pintojen, kuten tuulettimen terien, kiinnikkeiden ja voluttien, yli, muodostuu epävakaita pyörteitä. Kun nämä pyörteet hajoavat pinnasta, ne aiheuttavat satunnaisia painevaihteluita luomalla ei-jakson, laajakaistan melua. Vortex -leviävä melu ilmenee usein hölynpölynä tai pyörivänä äänenä. Se ei ehkä ole havaittavissa alhaisella tuulen nopeudella, mutta kasvaa merkittävästi suuremmilla tuulen nopeuksilla. Tämän kohinan hallinta vaatii ilmavirtapolun suunnittelun optimoinnin tarpeettomien vetopintojen ja terävien käännösten vähentämiseksi.
3. Turbulenssin melu:
Tuulettimen juoksupyörän kierto luo erittäin myrskyisän ilmavirran. Itse turbulenssi on satunnainen, epäjärjestynyt nesteen liike, joka sisältää erikokoisia pyörteitä. Näiden pyörteiden satunnainen liike ja vuorovaikutus tuottavat myös laajakaistan kohinaa. Turbulenssin melu on verrannollinen tuulen nopeuden kuudenteen tehon kanssa, mikä tarkoittaa, että tuulen nopeuden kaksinkertaistuminen turbulenssin kohinan äänenpainetaso kasvaa lähes 18 desibelillä. Tämä on ensisijainen syy siihen, miksi ilmastointilaitteet kasvavat kohinan voimakkaasti "teho" -tilassa.
4. resonanssimelu:
Resonanssi tapahtuu, kun tuulettimen terien, volute tai koko ilmastointilaitteen rakenne on lähellä tuulettimen tuottamaa melutataa (kuten BPF). Resonanssi aiheuttaa värähtelyn amplitudin lisääntymisen dramaattisesti, vahvistaen alun perin hienovaraisen värähtelyn kohinan kovaksi ääneksi. Tämä melu ilmenee usein "sumisevana" tai "mölyn" äänenä, johon joskus liittyy havaittavissa olevia värähtelyjä. Resonanssikelan hallinta vaatii rakennemateriaalien optimointia, vaimennusmateriaalien lisäämistä tai rakenteellisen suunnittelun muuttamista resonanssitaajuuden siirtämiseksi.
Tuulen melunhallintastrategiat: Kattava optimointi suunnittelusta sovellukseen
Tuulen melun vähentämiseksi ilmastoiduissa tuulettimien moottoreissa teollisuus on toteuttanut erilaisia teknisiä toimenpiteitä, jotka on integroitu koko tuotesuunnittelu-, valmistus- ja asennusprosessiin.
1. juoksupyörän ja aerodynaamisen suunnittelun optimointi:
Tämä on avain tuulen melun pohjimmiltaan. Laskennallisen nesteen dynamiikan (CFD) simulaatioiden avulla insinöörit voivat optimoida terän muodon, kaarevuuden, sävelkorkeuden kulman ja paksuuden vähentämään ilmavirran erottelua ja turbulenssia, vähentäen siten pyörre -kohinaa. Lisäksi epätasaisen terän etäisyyden tai pituuden käyttäminen voi tehokkaasti häiritä puhaltimen tuulettimen (BPF) harmonisia, hajottaen sen energiansa ja vähentämällä melun terävyyttä.
2. Volute- ja ilmakanavan rakenteen optimointi:
Volute -muotoilu on ratkaisevan tärkeä sen vaikutukselle tuulen melulle. Volute -kielen ja juoksupyörän välisen etäisyyden optimointi voi vähentää ilmavirran pulsaatiota terän leikkaamisen aikana. Virtaviivainen volute -sisäseinän ja ilmakanavan suunnittelu voi vähentää ilmavirtausta, turbulenssia ja pyörteitä, vähentäen siten melua. Jotkut huippuluokan ilmastointilaitteet käyttävät jopa kaksisuuntaista ilmanottoa tai monikerroksista kanavamallia sileämmän ilmavirran saavuttamiseksi.
3. Materiaalit sekä värähtely- ja melun vähentämistekniikat:
Käyttämällä polymeerikomposiittimateriaaleja tai äänen absorboivia materiaaleja volutin ja kanavan valmistukseen tehokkaasti absorboi ja heikentää ääniaaltoja. Käyttämällä joustavaa värähtelyn vaimennustyynyjä tai vaimennusliimaa puhaltimen moottorin ja ilmastointilaitteen kotelon välisessä liitännässä voi eristää moottorin värähtelyn, estäen sen siirtymisen rakenteen läpi ilmastointilaitteeseen, vähentäen siten rakennetta kulkevia kohinaa.
4. Moottorin ohjaustekniikka:
Muuttuvan taajuuden ja harjattomien DC (BLDC) -teknologioiden käyttö on suuntaus nykyaikaisissa ilmastointilaitteiden tuulettimissa. Koska BLDC -moottoreista puuttuu harjoja, ne toimivat sujuvammin ja hiljaa, ja niiden nopeus voidaan säätää tarkasti ja jatkuvasti muuttuvan taajuusohjaimen avulla. Tämän avulla ilmastointilaite voi säätää ilmanopeutta todellisten tarpeiden mukaan. Pienellä nopeudella melutasot voivat vähentää merkittävästi, mikä parantaa tehokkaasti käyttäjän mukavuutta.
Tuulen melun mittaus ja arviointi
Ammattimaisesti tuulen kohinan mittaukset suoritetaan tyypillisesti anechoic -kammiossa sen varmistamiseksi, että ulkoinen melu ei vaikuta mittaustuloksiin. Tärkeimpiä mittausmittareita ovat:
Äänenpainetaso (DB): Tämä heijastaa melun äänenvoimakkuutta. A-painotettua äänenpainetasoa (DBA) käytetään tyypillisesti, koska se muistuttaa läheisemmin ihmisen korvan käsitystä äänekkyydestä.
Äänitaso (DB): Tämä heijastaa itse lähteen melun energiaa. Se on riippumaton testiympäristöstä ja on perustavanlaatuinen mittari tuotteen akustisen suorituskyvyn arvioimiseksi.
Spektrianalyysi: Analysoimalla kohinan jakautumista eri taajuuksien välillä, voidaan tunnistaa huipputasot, kuten terän leikkaustaajuudet, mikä tarjoaa perustan seuraavalle melun vähentämisuunnittelulle.
