Povaha šumu větru: Symfonie aerodynamiky a mechanických vibrací
Hluk větru z Motory ventilátoru klimatizace je jedním z nejvýznamnějších zdrojů šumu během provozu systému klimatizace. Nejedná se pouze o „hluk větru“, ale spíše složitý hluk generovaný komplexní interakcí aerodynamiky a mechanických vibrací. Z technického hlediska lze hluk větru definovat jako zvukové vlny generované vysokorychlostní rotací oběžného kola, které interaguje se vzduchem, což způsobuje nestabilitu proudění vzduchu, turbulence, víry a výkyvy tlaku. Tento šum je obvykle širokopásmový, což znamená, že energie je distribuována v širokém frekvenčním rozsahu, ale vrcholy se vyskytují při specifických frekvencích (jako je frekvence předávání čepele a její harmonické).
Zdroje šumu větru: Čtyři hlavní mechanismy generování
1. Frekvenční šum pro propuštění čepele:
Toto je nejvýznamnější složka šumu větru. Když se lopatky ventilátoru otáčí vysokou rychlostí, pravidelně „řezá“ vzduchem nebo pevnými strukturami (jako je konzola motoru a volutní jazyk), generují periodické pulzace proudění vzduchu. Tato pulzace generuje specifický frekvenční šum, známý jako frekvence předávání čepele (BPF). Vzorec výpočtu je: BPF = počet lopatek × otáčení rychlosti (RPM). Například ventilátor se sedmi lopatkami a rychlostí rotace 1200 ot/min má BPF 7 × (1200/60) = 140 Hz. V důsledku různých citlivosti na specifické frekvence mohou být BPF v rozsahu 1-4 kHz zvláště dráždivé.
2. Hluk uvolňování víru:
Když vzduch proudí přes nepravidelné povrchy, jako jsou čepele ventilátoru, držáky a voluty, vytvářejí se nestabilní víry. Když se tyto víry odtrhnou od povrchu, generují kolísání náhodného tlaku a vytvářejí neperiodický širokopásmový hluk. Hluk pro uvolňování víru se často projevuje jako syčivý nebo vírující zvuk. Nemusí být patrné při nízkých rychlostech větru, ale výrazně se zvyšuje při vyšších rychlostech větru. Řízení tohoto šumu vyžaduje optimalizaci konstrukce proudění vzduchu, aby se snížily zbytečné tažné povrchy a ostré zatáčky.
3. Turbulence Noise:
Rotace oběžného ventilátoru vytváří vysoce turbulentní proudění vzduchu. Turbulence sama o sobě je náhodný, narušený pohyb tekutin obsahující víry různých velikostí. Náhodný pohyb a interakce těchto vírů také generují širokopásmový šum. Šum turbulence je úměrný šesté síle rychlosti větru, což znamená, že při každém zdvojnásobení rychlosti větru se úroveň zvukového tlaku turbulence zvyšuje o téměř 18 decibelů. To je primární důvod, proč klimatizace zažívají prudký nárůst hluku v režimu „Power“.
4. rezonanční hluk:
Rezonance nastává, když je přirozená frekvence čepelí ventilátoru, voluty nebo celé struktury klimatizace blízko k frekvenci šumu generované ventilátorem (jako je BPF). Rezonance způsobí, že se amplituda vibrací dramaticky zvýší a zesiluje původně jemný vibrační šum na hlasitý zvuk. Tento šum se často projevuje jako „bzučení“ nebo „řvoucí“ zvuk, někdy doprovázený znatelnými vibracemi. Řízení rezonančního šumu vyžaduje optimalizaci strukturálních materiálů, přidávání tlumení materiálů nebo úpravu strukturálního designu pro posun rezonanční frekvence.
Strategie řízení hluku větru: Komplexní optimalizace od návrhu k aplikaci
Pro účinné snížení hluku větru u klimatizovaných ventilátorových motorů přijalo průmysl řadu technických opatření, která jsou integrována během celého procesu výroby a instalace produktu.
1. Optimalizace oběžného kola a aerodynamického designu:
To je klíč k zásadnímu řešení hluku větru. Prostřednictvím simulací výpočetní dynamiky tekutin (CFD) mohou inženýři optimalizovat tvar čepele, zakřivení, úhel rozteče a tloušťku, aby se snížila separace proudění vzduchu a turbulence, čímž se snížila vířivý šum. Navíc použití nerovnoměrného rozteče nebo délky může účinně narušit harmonické ventilátor ventilátoru (BPF), rozptýlit svou energii a snížit ostrost šumu.
2. Optimalizace struktury Volute and Air Duct:
Konstrukce Volute je zásadní pro jeho dopad na hluk větru. Optimalizace mezeru mezi volutním jazykem a oběžným oběžným ovodem může snížit pulzaci proudění vzduchu během řezání čepele. Zjednodušený design vnitřní stěny a vzduchového potrubí může snížit odolnost proti proudu vzduchu, turbulenci a víry, čímž se sníží hluk. Některé špičkové klimatizace dokonce používají obousměrné přívod vzduchu nebo vícevrstvé návrhy potrubí k dosažení plynulejšího proudění vzduchu.
3. Materiály a technologie snižování vibrací a hluku:
Pomocí polymerních kompozitních materiálů nebo materiálů absorbujících zvuk k výrobě dobrovolníků a potrubí účinně absorbuje a zeslabuje zvukové vlny. Použití elastických podložek vibrací nebo tlumení lepidla při spojení mezi motorem ventilátoru a krytem klimatizace může izolovat motorické vibrace, což zabrání přenosu přes strukturu na panel klimatizace, čímž se sníží šum přenášený strukturou.
4. Technologie řízení motoru:
Použití technologií s proměnlivou frekvencí a bezmastně DC (BLDC) je trendem moderních motorů ventilátoru klimatizace. Protože motory BLDC postrádají kartáče, pracují hladce a tiše a jejich rychlost může být přesně a nepřetržitě upravena variabilním frekvenčním ovladačem. To umožňuje klimatizaci upravit rychlost vzduchu podle skutečných potřeb. Při nízkých rychlostech lze hladinu šumu výrazně snížit, což účinně zlepšuje pohodlí uživatele.
Měření a hodnocení šumu větru
Profesionálně se měření šumu větru obvykle provádí v anechoické komoře, aby se zajistilo, že výsledky měření nejsou ovlivněny vnějším šumem. Metriky měření klíčů patří:
Úroveň zvukového tlaku (DB): To odráží hlasitost hluku. Hladina zvukového tlaku A-váženého (DBA) se obvykle používá, protože se více podobá vnímání hlasitosti lidského ucha.
Úroveň zvukové energie (DB): To odráží energii šumu samotného zdroje. Je nezávislý na testovacím prostředí a je základní metrikou pro vyhodnocení akustického výkonu produktu.
Spektrální analýza: Analýzou distribuce šumu v různých frekvencích lze identifikovat maximální hladiny šumu, jako jsou frekvence řezání čepele, poskytující základ pro následné návrh redukce šumu.
