0引言

主通風機噪（zào）聲關係到環境汙染和客戶（hù）對風機的使（shǐ）用要求，現在國家對噪聲控製越來越嚴格，同時，客戶對主通風機的噪聲要求也越來越嚴格，在主通風（fēng）機的運行驗收中已經把主通風機噪聲列為主要驗收項目，這就（jiù）對主通（tōng）風機的噪聲控（kòng）製提（tí）出了（le）更高的要（yào）求。

主通風機運行中（zhōng），葉片與氣流高速摩擦就會產生噪聲，而葉（yè）片（piàn）的形狀製約著效率（lǜ）的高低（dī）和噪聲的大小。葉片高速切割氣體，氣流瞬間改變速度，獲得不同加速度能量的氣流附著在葉片表麵，產生壓力差脈動，這將產生巨大（dà）的氣動噪聲。對主通風機低噪葉片的（de）研（yán）究應用，將有效地降低主通風（fēng）機噪聲。

本文從主（zhǔ）通風機噪聲產生的根源談起，分析了葉（yè）片形狀對風機噪聲的（de）影響情況，引入了彎掠葉片的（de）概念（niàn），通過理論分析及參考文獻設計了周向前彎、前掠、彎掠組合3種形式的高效低噪葉片，通過試驗測試數（shù）據綜合分析3種（zhǒng）葉片的優缺點找（zhǎo）出更適合不同電機轉速下的葉片形式。

1風機噪聲產生原（yuán）因（yīn）及降噪措施

（1）電磁噪聲 是電動機（jī）運行過程中電（diàn）磁場交替變化而引進某些機械部件或（huò）空間容（róng）積振動而產生的噪聲，這（zhè）是風機噪聲中的（de）次要噪（zào）聲采取局部措施就能消（xiāo）除；

（2）機械噪聲 由機械振動產生的噪聲，隻要在結（jié）構設計上合理，整（zhěng）體構架剛度足夠部件間連（lián）接采用軟隔離，聯接牢靠（kào），就可（kě）以使機（jī）械振（zhèn）動產生的噪聲降至最小限度；

（3）旋轉噪聲和渦流噪聲 旋轉噪聲主要是工作輪連續旋轉時葉片連續打擊周圍的氣體介質，引起周圍氣體（tǐ）不均勻的壓（yā）力脈動而向周圍（wéi）輻射（shè）的噪（zào）聲；渦流噪聲是（shì）氣流流經葉片（piàn）界麵產生（shēng）分裂時形成的附麵（miàn）層及漩渦分裂脫離而引起葉片上壓力差脈動而輻射出的一種非穩定的流動噪聲（shēng）。因此為了降低（dī）主通風機的噪聲，就要減少旋轉葉片與（yǔ）氣流的接觸麵即選用（yòng）窄形葉片，還要減少（shǎo）葉片上的渦（wō）流及渦流脫（tuō）離。即使在最佳工況下，葉輪內的渦流以及葉片尾緣的渦流脫離都是不可避免的。但是，隻要葉片設計合理，葉形參數（shù）選擇恰當就可使旋（xuán）轉和渦流噪聲減小。

本（běn）文引入彎掠葉片的（de）概念，並確定其結構參數，實現低噪葉片的設計。因（yīn）此合理地選擇結構幾何參數和（hé）氣動參數是降低風（fēng）機噪聲的（de）有效途徑。

1.1降噪機理

紊流邊界層壓力脈動噪聲是與邊界層厚度（dù）成正（zhèng）比的；動葉前彎對邊界層流（liú）動的影響：前彎葉片約束了沿翼展低能量流體的流動，使邊界層厚度減薄，從而降低了氣動噪（zào）聲。

由於旋轉葉片離心力的作用，葉片表麵的附（fù）麵層內低能流體向葉頂遷移，在葉片表麵徑向（xiàng）分力的作用（yòng）下（xià），部分附麵層內低能流體被推入主流中，使附麵層減薄（減薄（báo）附麵層厚（hòu）度是（shì）提高動葉效率降低寬頻噪聲的重要手段之（zhī）一），同時減小（xiǎo）了葉頂附麵層在機殼處的堆積，從而提高了風機的（de）效率，降低了噪聲擴（kuò）大了穩定工作範圍。

動葉前（qián）彎和弦長（zhǎng）增大均可（kě）有效擴大風機（jī）穩定工作範圍，前彎動葉減小葉頂（dǐng）處附麵層堆積和葉（yè）頂通道二次流是造（zào）成穩（wěn）定工作範圍擴（kuò）大的主要原（yuán）因。

由於前彎或前掠葉片直接縮（suō）短了附麵層在（zài）葉片通道內的從前緣（yuán）流至尾緣的距離，所以降低了由於湍流附麵層引（yǐn）起的尾渦脫落噪聲。另一方（fāng）麵（miàn），前彎或前掠葉片亦（yì）可降低間歇渦噪聲。

1.2彎掠葉片

葉片在周向旋轉方向（xiàng）上的傾斜稱為彎，順旋轉方向傾斜稱為“前彎”，在逆（nì）旋轉方向傾斜稱為“後彎”；葉片在來流方向或弦長方向（xiàng）上的傾斜稱為掠（luě），朝逆來流方向上傾斜稱為“前掠”，朝順來流方向傾斜稱為（wéi）“後（hòu）掠”。

1.3彎掠角度

由理論研究及試驗驗證，葉片采用前彎和前掠方（fāng）式明顯優於後彎和後掠，前彎葉片的最佳前（qián）彎角度為8~10°，前掠葉片的最（zuì）佳前掠角度在15~25°。

為了進一步（bù）降低噪聲，可將徑（jìng）向線向來流（liú）的進氣方向傾斜約15°，便得到前傾式葉片（piàn）。

2低噪葉片的設計

2.1設計原理

紊（wěn）流邊界層壓力脈動（dòng）噪聲與邊界（jiè）層厚度是（shì）成正比的，前彎動葉片約束了沿翼展低能（néng）量（liàng）流體（tǐ）的流動（dòng），使邊界層厚度減薄，從而降低了氣動噪聲。

由於旋轉葉片離心力的作用，葉片表麵的附麵層內低能流體向葉頂遷移，在葉片表麵徑向分力的作用下，部分附麵層內低能流（liú）體被推入主流中，使附麵層減薄（減（jiǎn）薄附麵層厚度是提高動葉效率降低寬頻（pín）噪聲的重要手段之一），同時減小了葉頂附麵層在機殼處的堆（duī）積，從而提高了風機的效率，降低了噪聲，擴大了穩定工作範圍（wéi）。

2.2主通（tōng）風機（jī）低噪葉片參數的確定

根據低噪葉片的機理（lǐ），引入葉（yè）片周向前彎技術和葉（yè）片前傾技（jì）術設計周向前彎葉片及彎掠組合葉片。

通過分析相關技術資料和文獻，葉片采用前彎和前掠方式明（míng）顯優於（yú）後彎和後掠，故可（kě）采用周向前彎葉片、前掠葉片、彎掠組合葉片3種形式（shì）的高（gāo）效低噪葉片來進行模擬研（yán）究和試驗研究。

本課題（tí）采用主通（tōng）風機常用的Clarky翼形常規葉片作為原型葉（yè）片進行變換。

（1）周向（xiàng）前彎葉片 保持原型葉片的幾何參數（如葉片弦長葉片扭角等）不變，根據（jù）文獻（xiàn）資料前彎葉（yè）片的最佳前彎（wān）角度（dù）為8~10°，取前彎角度為8.5°葉片重心積疊（dié）線采用直線+圓弧線，交點在相對葉高（gāo）0.4處；

（2）前掠葉片保持原（yuán）型葉（yè）片的幾何參數不變，根據文獻資料前掠葉片的最（zuì）佳前掠角度在15~25，在應用（yòng）前掠（luě）技術的同時，為了減小葉片所受（shòu）應力，取前掠角度為（wéi）15°葉片重心積疊線（xiàn）采用直線+圓弧線，交點在相對葉高0.4處；

（3）彎掠（luě）組合葉片保持原型葉（yè）片的幾何參數（shù）不變，由於彎掠葉片將產生離心彎（wān）矩和氣動彎矩，離心彎矩和氣動（dòng）彎（wān）矩產生的（de）應力將很大（dà），故一般彎掠（luě）葉片的彎掠角度取值較小，因此在彎掠（luě）組合葉片中取（qǔ）前彎角度為6.5°，前掠角度（dù）為10°葉片重心積（jī）疊線均（jun1）采用直線+圓弧線交點在相對葉高0.4處（chù）。

3擬解決的技術難題

（1）最優彎角（jiǎo）和掠角的確定

葉片（piàn）的彎曲和掠型對（duì）負荷弦向和展向分布（bù）起著重（chóng）要的調節作用，同時各因素（sù）的（de）綜合作用對葉片通道的氣流損失和流通能力的影響是（shì）一個非線性的過程，因此並不（bú）存在普適的（de）最優彎角和掠角，要根據實際情況試驗（yàn）確定。

（2）彎掠葉片的造形

目前，彎掠葉片造形還沒有確定的方法。可參（cān）考下麵方法造型，首先將計算出來（lái）的各截麵葉形按葉（yè）形的重心進行積疊（dié），然後通過對（duì）葉形重心的三維空（kōng）間調整來進行葉片的彎掠造形。由於彎掠葉（yè）片將產生離心（xīn）彎矩和氣動彎矩，離心彎矩和氣動彎矩產生的應力可能很大，故一般（bān）彎掠葉片（piàn）的彎掠角度取較小值。

4結語

本文從主（zhǔ）通風（fēng）機產生噪聲的根源談起，分析了葉片形狀對風機噪聲的影（yǐng）響情況，引入了彎掠葉片的概（gài）念，通過理論分析設計（jì）了周向前彎葉片、前掠葉片、彎掠組合（hé）葉片3種形式的高效低噪葉片的（de）結構參數，對最終實現高效低噪風機葉片的設計有重要作用（yòng）。

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