航空发动机
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发动机冷却风扇噪声分析及其控制方法_影响因素控制

  论文导读::简述了汽车发动机风扇噪声的来源并分析了影响发动机冷却风扇噪声的各种因素,提出了控制汽车发动机冷却风扇噪声的有效措施。

  论文关键词:冷却风扇噪声,影响因素控制

  1 前言

  汽车的噪声包括发动机噪声、底盘噪声、车身噪声以及汽车附件和电气系统的噪声,其中发动机噪声是汽车的主要噪声源。而发动机冷却风扇噪声是发动机噪声的主要噪声源之一。发动机冷却风扇噪声随转速增加而迅速提高,通常在低转速时,风扇噪声比发动机本体噪声低的多,但在高转速时,风扇噪声往往成为主要甚至最大的噪声源。特别是近年来,一些车辆由于安装隔声装置和装设车内空调系统及排气净化装置等原因,使发动机罩内温度上升影响因素控制,风扇负荷加大,噪声变得更加严重。

  2 冷却风扇气动噪声来源机理

  发动机冷却风扇的作用在于产生足够的压力,以驱送所需的气体通过。风扇的结构形式虽然多种多样,但就其原理来讲,不外乎离心式和轴流式两种。为了获得大的空气流量,现代汽车普遍采用轴流式冷却风扇论文开题报告范文。

  发动机冷却风扇噪声由旋转噪声和紊流噪声组成。发动机冷却风扇噪声源如图1所示。

  旋转噪声是离散频率噪声,源自叶片形式的空气压力脉动。风扇旋转时,每个叶片的两侧由于流速不同而产生压力差。由此形成的流场以风扇旋转速度旋转,使得流场中任一点的压力都发生周期性的重视,在叶片等间隔分布的情况下其重现频率为风扇转速和叶片数的乘积。

  紊流噪声是宽频噪声,由作用在叶片上的随机脉动力引起的。这些脉动是由叶片表面和紊流的相互作用造成的,主要包括进入风扇气流中的紊流噪声、漩涡脱流噪声、叶尖间隙噪声。

  影响因素控制

  3 冷却风扇噪声的影响因素及控制

  影响发动机冷却风扇噪声的因素主要包括以下两点:风扇本身的几何参数和风扇的工作环境。风扇本身的几何参数有:叶片角度、叶片宽度、叶片数量、成形半径及轮毂比等;工作环境的影响体现在:空气流量、叶尖速度、气流阻力、风圈直径等。

  (1)叶片数量:随着叶片数量的增加,发动机冷却风扇的噪声会增大。所以在优化设计时可以有预见性的选取叶片数。

  (2)轮毂比:随着轮毂比的增大,冷却风扇的噪声会逐渐增大。所以轮毂比小可以适当降低风扇噪声,但是轮毂比过小,对风扇的性能也有不利的影响,它会引起叶片根部气流发生分离;另外影响因素控制,从结构方面看,轮毂比过小,会使叶片变得很长,给叶片的布置带来困难,也容易引起叶片的疲劳破坏。

  (3)叶型安装角:根据有关资料显示,风扇噪声在叶型安装角小于20度时呈下降趋势,在叶型安装角大于20度时,风扇噪声急剧上升,所以在对风扇进行优化设计时可以找到一噪声最低点。

  (4)转速:风扇的噪声级和转速成正比关系论文开题报告范文。从降噪考虑,应根据风量要求和总体布置可能,尽量选用直径大些的风扇,以降低风扇转速。

  (5)叶片不等夹角布置:叶片不等夹角布置可以优化风扇噪声频谱,最佳风扇夹角与环境结合会得出比较平缓的声谱,所以选择最佳夹角风扇时必须考虑风扇的工作环境。

  (6)叶型和前倾:根据相关资料显示,风扇噪声级随着前倾角的变化以10度为分界点,小于10度时,风扇噪声随前倾角的增加而减小影响因素控制,大于10度时,随着前倾角的增加而增大。

  风扇噪声控制可以有多种方式,如吸声降噪,隔声降噪,主动噪声控制,风扇的改型设计等。由于汽车发动机的机构紧凑,安装困难,吸声隔声降噪的方式在汽车发动机冷却风扇上应用有较大困难,一般用于安装条件限制不大的矿用风扇和通风;主动噪声控制技术在汽车风扇上的应用更为困难,它一般适用于管道声场降噪等情况;因此,汽车发动机冷却风扇的噪声控制一般应从风扇的改型设计入手,同时改善冷却风扇的工作条件和负荷状况。

  4 总结

  本文归纳总结了发动机冷却风扇噪声的来和影响风扇噪声的各种因素。确定了七种可以优化影响因素:叶片数、轮毂比、叶型安装角、转速、叶片不等夹角布置、叶型和前倾。为新产品的研究开发乃至应用提供依据。

  参考文献:

  1.何渝生主编,汽车噪声控制,机械工业出版社,1999.8

  2.季伟锋,微型轴流风扇噪声机理及特性预测的研究,上海交通大学硕士学位论文,2003.2

  3.张红辉,发动机轴流冷却风扇低噪声气动性能分析与控制研究,重庆大学硕士学位论文,2002.5

  4.耿丽珍,轿车发动机冷却风扇CFD仿真分析与降噪研究,吉林大学硕士学位论文,2008.4

  5.任玉新编译,计算流体力学基础,清华大学出版社,2006.6

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