Die Natur des Windgeräusches: Eine Symphonie der Aerodynamik und der mechanischen Schwingung
Windgeräusch von Klimaanlagenlüftermotoren ist eine der wichtigsten Rauschquellen während des Betriebs des Klimaanlagensystems. Es ist nicht einfach "Windgeräusche", sondern ein komplexes Rauschen, das durch die komplexe Wechselwirkung von Aerodynamik und mechanischen Schwingungen erzeugt wird. Aus technischer Sicht kann Windgeräusche als die Schallwellen definiert werden, die durch die Hochgeschwindigkeitsrotation des Lüfterbahnens erzeugt werden, die mit der Luft interagiert, wodurch Luftstrominstabilität, Turbulenzen, Wirbel und Druckschwankungen verursacht werden. Dieses Rauschen ist typischerweise Breitband, was bedeutet, dass Energie über einen weiten Frequenzbereich verteilt ist. Bei bestimmten Frequenzen treten jedoch Peaks auf (z. B. die Frequenz der Klinge und deren Harmonische).
Windgeräuschquellen: vier Hauptmechanismen für die Erzeugung
1. Frequenzrauschen mit Klingen-Passing:
Dies ist die repräsentativste Komponente des Windgeräusches. Wenn sich die Lüfterblätter mit hoher Geschwindigkeit drehen und regelmäßig durch die Luft oder feste Strukturen (wie die Motorhalterung und die Volumzunge) "schneiden", erzeugen sie periodische Luftstrompulsationen. Diese Pulsation erzeugt ein spezifisches Frequenzrauschen, das als Blatt-Passing-Frequenz (BPF) bezeichnet wird. Die Berechnungsformel lautet: BPF = Anzahl der Blades × Rotationsgeschwindigkeit (U / min). Zum Beispiel hat ein Lüfter mit sieben Klingen und einer Rotationsgeschwindigkeit von 1200 U/min einen BPF von 7 × (1200/60) = 140 Hz. Aufgrund der unterschiedlichen Empfindlichkeit gegenüber spezifischen Frequenzen können BPFs im Bereich von 1 bis 4 kHz besonders irritierend sein.
2. Wirbelablösungsgeräusch:
Wenn Luft über unregelmäßige Oberflächen wie Lüfterblätter, Klammern und Volutes fließt, werden instabile Wirbel gebildet. Wenn sich diese Wirbel von der Oberfläche lösen, erzeugen sie zufällige Druckschwankungen und erzeugen ein nichtperiodisches Breitbandrauschen. Wirbelschulenrauschen manifestiert sich oft als zischendes oder surrendes Geräusch. Bei niedrigen Windgeschwindigkeiten kann es nicht bemerkenswert sein, steigt jedoch bei höheren Windgeschwindigkeiten erheblich an. Um dieses Geräusch zu steuern, muss das Design des Luftstrompfades optimiert werden, um unnötige Luftflächenoberflächen und scharfe Kurven zu reduzieren.
3. Turbulenzgeräusche:
Die Drehung des Lüfterrads erzeugt einen hochturbulenten Luftstrom. Turbulenz selbst ist eine zufällige, ungeordnete Flüssigkeitsbewegung, die Wirbel mit unterschiedlichen Größen enthält. Die zufällige Bewegung und Wechselwirkung dieser Wirbel erzeugen auch Breitbandrauschen. Turbulenzgeräusche sind proportional zur sechsten Leistung der Windgeschwindigkeit, was bedeutet, dass bei jeder Verdoppelung der Windgeschwindigkeit der Schalldruckpegel des Turbulenzrauschens um fast 18 Dezibel steigt. Dies ist der Hauptgrund, warum Klimaanlagen eine starke Zunahme des Lärms im "Power" -Modus verzeichnen.
4. Resonanzgeräusche:
Resonanz tritt auf, wenn die Eigenfrequenz der Lüfterblätter, der Volute oder der gesamten Klimaanlagenstruktur nahe an der vom Lüfter erzeugten Geräuschfrequenz (wie dem BPF) liegt. Resonanz führt dazu, dass die Schwingungsamplitude dramatisch zunimmt und das ursprünglich subtile Schwingungsgeräusch in ein lautes Geräusch verstärkt. Dieses Geräusch manifestiert sich oft als "Summen" oder "brüllender" Klang, manchmal begleitet von wahrnehmbaren Schwingungen. Das Steuern von Resonanzrauschen erfordert die Optimierung von Strukturmaterialien, das Hinzufügen von Dämpfungsmaterialien oder das Ändern des strukturellen Designs, um die Resonanzfrequenz zu verschieben.
Strategien zur Steuerung von Windgeräuschen: umfassende Optimierung von Design zu Anwendung
Um Windgeräusche in klimatisierten Lüftermotoren effektiv zu reduzieren, hat die Branche eine Vielzahl von technischen Maßnahmen getroffen, die während des gesamten Produktdesigns, der Herstellung und des Installationsprozesses integriert sind.
1. Optimierung von Laufrad und aerodynamischen Design:
Dies ist der Schlüssel zur grundlegenden Bekämpfung von Windgeräuschen. Durch die Simulationen der Computerflüssigkeitsdynamik (CFD) können Ingenieure die Klingenform, die Krümmung, den Stellwinkel und die Dicke optimieren, um die Trennung und Turbulenz des Luftstroms zu verringern, wodurch das Wirbelrauschen reduziert wird. Darüber hinaus kann die Verwendung eines ungleichen Klingenabstands oder der Länge die Harmonischen des Gebläserlüfters (BPF) effektiv stören, seine Energie zerstreuen und die Schärfe des Rausches verringern.
2. Optimierung von Volute und Luftkanalstruktur:
Das Volute -Design ist entscheidend für seine Auswirkungen auf das Windgeräusch. Durch die Optimierung des Abstands zwischen der Volute Zunge und dem Laufrad kann die Pulsation des Luftstroms beim Schneiden von Klingen reduziert werden. Ein stromlinienförmiges Volute Innenwand- und Luftkanal -Design kann den Luftstromwiderstand, Turbulenzen und Wirbel reduzieren und damit das Geräusch verringern. Einige High-End-Klimaanlagen setzen sogar eine bidirektionale Luftaufnahme oder mehrschichtige Kanalkonstruktionen ein, um einen reibungsloseren Luftstrom zu erreichen.
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Verwenden von Polymerverbundwerkstoffen oder schallabsorbierenden Materialien zur Herstellung des Volute und zur effektiven Kanalabsorption und abschwächt Schallwellen. Unter Verwendung von elastischen Schwingungsdämpfungskissen oder Dämpfungskleber bei der Verbindung zwischen dem Lüftermotor und dem Klimaanlagengehäuse kann die Motorvibration isolieren, was verhindert, dass sie durch die Struktur an das Klimaanlagenfeld übertragen wird, wodurch eingestellter Geräusch mit Struktur verringert wird.
4. Motorkontrolltechnologie:
Die Verwendung variabler Frequenz- und bürstenloser DC (BLDC) -Technologien ist ein Trend bei modernen Klimaanlagen -Lüftermotoren. Da BLDC -Motoren Pinsel fehlen, arbeiten sie reibungsloser und leise und ihre Geschwindigkeit kann genau und kontinuierlich durch einen variablen Frequenzregler eingestellt werden. Dadurch kann die Klimaanlage die Luftgeschwindigkeit entsprechend den tatsächlichen Bedürfnissen einstellen. Bei niedrigen Geschwindigkeiten können die Geräuschpegel erheblich reduziert werden, was den Benutzerkomfort effektiv verbessert.
Messung und Bewertung von Windgeräuschen
Professionell werden Windgeräuschmessungen typischerweise in einer anechoischen Kammer durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Messergebnisse nicht durch externe Rauschen beeinflusst werden. Zu den wichtigsten Messmetriken gehören:
Schalldruckpegel (DB): Dies spiegelt die Lautstärke des Geräusches wider. Der A-gewichtete Schalldruckpegel (DBA) wird normalerweise verwendet, da er der Wahrnehmung der Lautstärke durch das menschliche Ohr ähnlicher ähnelt.
Schallleistungspegel (DB): Dies spiegelt die Rauschergie der Quelle selbst wider. Es ist unabhängig von der Testumgebung und die grundlegende Metrik zur Bewertung der akustischen Leistung eines Produkts.
Spektralanalyse: Durch Analyse der Verteilung von Rauschen über verschiedene Frequenzen hinweg kann die Spitzengeräuschpegel wie die Frequenzen des Klingenschneides identifiziert werden, was eine Grundlage für das nachfolgende Design der Rauschenreduktion bietet.
