風機噪音你知道(dao)多少(shao)？內蒙古風機作為一種輸送(song)空氣的葉輪(lun)機械，被廣(guang)泛(fan)的應用於航空、煤炭、電力、冶金、電子、汽車、空調等(deng)工業生產和日常生活領(ling)域。各類風機在運轉過程中都會發出噪聲，從而影響周圍的環境。噪聲汙染與空氣汙染、水汙染不同，它造成人的煩惱(nao)不安是暫時的，就是特別強(qiang)的噪聲（90dB以上）也是需要(yao)連續長期暴露才會使聽力受(shou)損，所以在以往並不被重視。隨著生活質量的逐步提(ti)高，現在人們開始越來越多的關注這個(ge)問(wen)題，特別是在空調、汽車、家用電子產品方麵，對於風機的噪聲輻射指(zhi)標要(yao)求越來越趨嚴(yan)格。另外，內蒙古防火閥在某些場(chang)合下，風機噪聲所帶來的問(wen)題是非常嚴(yan)重的，比(bi)如礦井通風用的對旋(xuan)風機，很多時候(hou)發出的噪聲之強(qiang)甚至掩(yan)蓋了井下警報器發出的聲音，從而帶來嚴(yan)重的生產安全隱(yin)患；再比(bi)如電子產品的集成度在過去(qu)的十年內增加了好幾個(ge)數量級，伴隨而來的是強(qiang)大的發熱量和對散熱風扇的急需，為了充分散熱，現在一台PC電腦的主機箱裏麵通常會有4至5台小型的軸流散熱風扇在同時運轉，一個(ge)中等(deng)並行機機群在工作時由冷卻風扇所發出的噪聲已經到了讓人難以忍受(shou)的地步。降低風機運行時的各類噪聲，是改(gai)善(shan)人居(ji)環境，減少(shao)噪聲汙染的迫切(qie)要(yao)求。

風機噪音產生原(yuan)因：風機噪聲的產生有兩(liang)方麵的原(yuan)因，一是機械振動噪聲，二是氣流噪聲。

隨著機械加工和裝配精度的提(ti)高，目前的風機產品機械振動噪聲很小，氣流噪聲成為了主要(yao)的噪聲源。盡管聲學的研(yan)究(jiu)起步很早，在19世紀末已經發展成熟，Rayleigh發表的《The Theory of Sound》二卷集巨(ju)著被聲學界視為經典。但是對於氣流致(zhi)聲的研(yan)究(jiu)卻是上個(ge)世紀50年代由Lighthill首先開創的。自那時起，一門新的學科(ke)——氣動聲學（Theory of Aero-acoustics）被建立，包括Curle，Powell，Ffowcs，Howe等(deng)在內的一批大師(shi)，在這一領(ling)域做出了卓越的貢獻(xian)，向人們揭示了流動與聲之間(jian)的物理聯係。根據這些理論，氣動噪聲可分為三(san)種類型：單極子噪聲、偶極子噪聲和四(si)極子噪聲。對於內蒙古風機來說，單極子噪聲也稱為葉片厚度噪聲，它是由於旋(xuan)轉的葉片具(ju)有一定厚度，空氣被周期性的排開和吸入，產生聲輻射；偶極子噪聲也稱為葉片力噪聲，它是由於葉片固(gu)壁表麵的壓力脈動所產生的；四(si)極子噪聲也稱為湍(tuan)流噪聲，它是由於湍(tuan)流邊界層，尾跡區的湍(tuan)流脈動，分離流動等(deng)等(deng)流體內部的壓力脈動產生的。如果(guo)按照(zhao)噪聲的頻譜分類，則又可分為離散噪聲（Tonal Noise）和寬帶噪聲（Broadband Noise），前者通常由於葉輪(lun)周期性旋(xuan)轉，轉子和定子存在周期性的動靜幹(gan)涉作用，從而向外輻射噪聲，這類噪聲頻譜存在明顯的離散譜線，一般(ban)與葉片通過頻率（BPF）有很大關係；而寬帶噪聲則是由於湍(tuan)流脈動引起，頻譜很寬，可以一直到104Hz量級，不存在明顯的離散譜線。

相對風機的離散噪聲研(yan)究(jiu)來說，寬帶噪聲的機理研(yan)究(jiu)和噪聲預測是相當(dang)困(kun)難的，其直接原(yuan)因就是人們目前對於湍(tuan)流流動本身的物理機製尚不完全清楚(chu)，從而極大限製了湍(tuan)流噪聲的研(yan)究(jiu)進展。但是從工業應用角度來看，絕大多數風機在運轉時，流動雷諾數大都在106量級以上，均為湍(tuan)流流動，湍(tuan)流寬帶噪聲的存在是相當(dang)普遍的，所以對湍(tuan)流噪聲的研(yan)究(jiu)實際上是無法(fa)回避的。風機湍(tuan)流噪聲的研(yan)究(jiu)難度還有來自另外一方麵的原(yuan)因，不同的風機產品在運轉時的流場(chang)結構是完全不同的，而流場(chang)的結構和流動的特點，直接決定了風機噪聲的類型和強(qiang)弱，所以除了需要(yao)對湍(tuan)流噪聲的機理做深(shen)入研(yan)究(jiu)外，要(yao)預測風機噪聲，勢必需要(yao)對風機在運轉時的流場(chang)結構本身做深(shen)入研(yan)究(jiu)，但是由於這類流動邊界過於複雜，流動又是高度旋(xuan)轉的，所以同樣具(ju)有相當(dang)難度。

對於風機氣流場(chang)本身的研(yan)究(jiu)已經有上百年的曆史(shi)了。在設計理論方麵，20世紀初(chu)德國學者Eck在總結前人設計經驗的基(ji)礎(chu)上完成了《Fans》一書，成為內蒙古風機設計的經典參考著作。Eck的思想是將風機內複雜的三(san)維流動通過各種假設，簡化為二維甚至一維的流動，采用無粘不可壓理想流動理論，可以推導出一係列非常實用的公式。Eck的設計方法(fa)獲取了空前的成功(gong)，可以說從Eck以後，風機設計的方法(fa)本質上再沒有發生大的變化。在實驗方麵，二戰(zhan)期間(jian)航空翼型風洞(dong)實驗風機的葉片設計提(ti)供(gong)了大量數據，此後，隨著LDV和PIV技(ji)術的迅猛發展，人們對風機內三(san)維粘性流場(chang)的流動細節進行過許多仔細的觀測，得到了不少(shao)重要(yao)且有益的結論，從而給風機的設計乃至噪聲的產生機製提(ti)供(gong)了很好的研(yan)究(jiu)基(ji)礎(chu)。隨著計算機水平(ping)的不斷提(ti)高，內蒙古鍍(du)鋅風管在二十世紀的最後二十年，人們開始越來越多的采用數值模擬的方法(fa)研(yan)究(jiu)流動問(wen)題。計算流體動力學（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）應用於葉輪(lun)機械的流場(chang)模擬，已經有二十多年的曆史(shi)了。傳統的CFD方法(fa)在求解風機的湍(tuan)流流動問(wen)題時，都是采用低階的湍(tuan)流模式理論。經驗表明，采用標準k-epsilon模式等(deng)低階湍(tuan)流模式進行定常或(huo)準定常的計算，在預測風機湍(tuan)流場(chang)氣動性能總體參數方麵是非常有效(xiao)的。但是在模擬局部的流動細節上，仍然缺乏足(zu)夠的精度。另外在工況(kuang)比(bi)較(jiao)惡劣的情況(kuang)下，這些低階模式定常計算的結果(guo)會與實際情況(kuang)相差很大。

對於風機噪聲的研(yan)究(jiu)，目前尚不成熟，且研(yan)究(jiu)大都集中在風機離散譜噪聲的預測和風機噪聲的控製等(deng)方麵。所用的基(ji)本方法(fa)，仍然是Lighthill在50年代提(ti)出的聲比(bi)擬理論。而湍(tuan)流噪聲的研(yan)究(jiu)則處(chu)於剛(gang)剛(gang)起步的狀態(tai)。隨著計算條件的不斷改(gai)善(shan)，現在一些學者也嚐試通過直接數值模擬（Direct Numerical Simulation，簡稱DNS）等(deng)手段研(yan)究(jiu)一些簡單邊界下湍(tuan)流噪聲的問(wen)題，但是即(ji)使是這樣，對於遠場(chang)噪聲的預測，仍然隻能采用Lighthill的聲擬理論。另一方麵，計算聲學（Computational Aero-acoustics，簡稱CAA）作為20世紀最後二十年誕生的一門新學科(ke)，正在蓬勃(bo)發展，目前可以直接求解較(jiao)低雷諾數下的近場(chang)聲場(chang)。但是這些研(yan)究(jiu)距離工業應用尚有很大差距。因為目前的硬件條件尚不足(zu)以模擬大雷諾數下的實際流動。而且可以預見，內蒙古風機在未來的20年內，采用計算聲學的方法(fa)仍然無法(fa)實現風機湍(tuan)流噪聲的準確預測。