轴流风机噪声源分析及轴流风机消声器的使用？ 

      轴流式风机是矿井下广泛使用的局部通风设备,该系列局部通风机的噪声很高。这样高噪声的矿井环境,不仅危害矿工的健康，更严重的是高强度的噪市常常掩蔽井下的警报信号,以致造成严重的人身伤亡事故。在对轴流风机噪声源进行理论和实验研究的基础上,研制了一种适合于该系列局部通风机的FXZ一1阻性轴流风机消声器,这种轴流风机消声器克服了其他同类型轴流风机消声器的缺点,具有防潮、防尘,使用寿命长,安装使用方便等特点,特别适宜于在矿井恶劣的环境条件下使用。经过矿井下的工业试验,证明FXZ一1轴流风机消声器是降低JBT系列局部通风机噪声的有效设备。
轴流风机噪声源分析
       在轴流风机噪声中,空气动力噪声是主要成分，机械噪声跟空气动力噪声相比要小得多。下面主要讨论风机空气动力噪声的机理和降低途径。
       空气动力噪声是气体的流动或物体在气流中运动引起空气的振动产生的。根据其产生的机理不同可以分为两种类型;旋转噪声(即离散噪声)和涡流噪声(即寬频带噪声),因而轴流风机的噪声谱上存在一系列离散噪声峰值,这是由于涡流噪声和离散旋转噪声叠加的结果。在风机噪声中,离散嗓声和涡流噪声的相对强度随风机类型而变化。对于单级低速轴流风机来说，宽带涡流噪声是主要的,面对多级高速轴流风机来说,离散频率噪声占主导地位,这是与涡流噪声和高散噪声的机理密切相关的。
       祸流噪声是由具有随机性质的脉动力引起的，其产生的机理可以从以下四个方面进行分析:
       (I)叶片表面上的气流形成意流附面层后,附面层中气流紊流的压力脉动作用于叶片，产生了噪声。意流附面层发展越严重,所产生的噪声也越强。
       (2)气流流经叶片时,由于附面层发展到一定程度,特别是气道扩压度较大时，会产生涡流脱离,涡流脱离将引起较大的脉动,经典的例子是卡门涡街。周期性的祸流脱离将导致相应环量的改变,也使叶片上气流作用力发生变化,使叶片的气动性能变坏,以致于辐射出很强的噪声。此外，叶片尾缘的涡流脱离若被后面的叶片撞击,噪声将更大。
       (3)由于束流的亲流度引起叶片作用力的脉动造成噪声。当具有一定意流度的气流流向叶片时，叶片前缘各点冲角的大小,将取决于气流平均速度和瞬时扰动速度。在衰流情况下,瞬时扰动速度是明显无规律变化的,因而也使冲角产生无规律的变化,导致升力的无规律脉动而产生噪声。
       (4)当气流流经轴流风机通道时,叶片凹面压力大于凸面压力,形成压差,在叶片端面气流从凹面流向凸面,形成二次涡流噪声。
       随机性质升力脉动引起的涡流噪声在频讲上具有宽频带的性质,其频率可表示为Fi = Sr(1)式中Sr--斯特劳哈尔常数,Sr=0.14~0.20；W一气体与叶片相对速度:L一叶片正表面在垂直于速度平面上的投影;请波序号,i=1.2,3旋转噪声是由于工作轮上均匀分布的叶片打击周围的气体介质,引起周围气体压力脉动而产生的噪声。在多级轴流风机中，一方面由于叶片及叶片上的压力场随着工作轮旋转对周围介质扰动而造成噪声；另一方面由于前后排叶片相互作用的空气动力对叶片造成脉动力面产生噪声。这两种噪声都具有周期性,在频谱上表现为离散峰值,其频率与风机转速有关,因而常称之为旋转噪声。其频率可表示为Fr=Ki60(2)式中n一风机工作轮每分钟转速；z一风机工作轮叶片数;请波序号,i= 1,2.3.
       对于本文所研究的轴流风机来说,涡流噪声和旋转噪声都起着重要作用。对于JBT62-2(28 kW)轴流风机的实验研究表明(见图1),在宽带的涡流噪声上叠加了一-系列离散峰值噪声,峰值噪市基频与风机叶片旋转率在分析精度范围内是相同的。
2  轴流风机消声器理论探讨
       轴流风机消声器在降低空气动力性噪声方面得到了广泛的应用。根据轴流风机消声器机理大致可分为;阻性消市器、抗性轴流风机消声器、阻抗复合式轴流风机消声器,微穿孔板轴流风机消声器，小孔扩散轴流风机消声器，陶瓷轴流风机消声器等。
       阻性轴流风机消声器具有良好的中高频吸声性能,而低频吸声性能较差。只要适当增加吸声材料的厚度和密度,低频性能也可大大改善。抗性轴流风机消声器消声频带窄,应用于单一峰值的噪声具有针对性强、低中频吸声性能较好等特点，抗性轴流风机消声器尤其适用于降低小管道排气噪声。阻抗复合式轴流风机消声器综合了阻性轴流风机消声器和抗性轴流风机消声器特点,适用于宽频带消声的场合。但其结构较复杂。微穿孔板轴流风机消声器具有较好的低中频宽带吸声性能,但成本较高，主要适用于降低超净化空调以及电厂锅炉排气、放空等噪声。小孔扩散轴流风机消声器和陶瓷轴流风机消声器是较新型的轴流风机消声器,主要用于降低高压排气放空噪声。
       由前面的理论分析和实验研究知道,JBT系列轴流风机噪声具有宽带的性质,在中高频范围内都具有较高的噪声，因而阻性轴流风机消声器或阻抗复合式轴流风机消声器在清声频带上都可适用于降低JBT轴流风机噪声。考虑到阻抗复合式轴流风机消声器结构较复杂,成本较高,在矿井下使用不方便等因素,则选用阻性式轴流风机消声器结构是合适的。
       阻性轴流风机消声器利用声阻进行消声。在实际工程中,常利用吸声材料来制作阻性轴流风机消声器,当声波通过村有多孔吸声材料的管道时，声波将激发多孔材料中无数小孔内空气分子的振动,其中一部分声能将用于克服摩擦阻力和粘滞力而变为热能,从而达到吸收声能、降低噪声的目的。
       吸声材料的吸市系数a直接影响到阻性清声器的消声量,材料的吸声系数越大,相同结构的消市器的消声量将越大。目前常用的吸声材料有超细玻璃紆维、毛毡、周瓷纤维等,这些材料的共同特点是空隙率大,而且材料中的孔与孔连通,因而都具有较大的吸声系数。在这些吸声材料中,超细玻璃棉的吸声性能最好,价格也较低廉,因而得到了广泛应用。但超细玻璃纤维的缺点是在潮湿、多灰尘的环境条件下容易失效。
       吸声材料层的吸声特性与吸声材料本身的特性噪声的频率、材料层的厚度、容重,环境的温度，湿度和所使用的材料护面层等因素有关。在吸声材料、吸声频率范围确定之后,及声材料层容重和厚度的选择直接影响轴流风机消声器性能,这些需要通过实验优化确定。从声学角度考虑,护面层本身具有一定声质量和声阻。声阻往往可以忽略不计,因为吸声材料本身具有很大声阻;声质量的作用会使共振频率向低频方向移动,这在实际问题中是有利的。质量所产生的贯抗与频率成正比,因此它在低频时的作用往往可以忽略.而在高频时会产生较大影响,从而使吸声系数下降,这一般是不利的.但吸声材料通常在高频具有很高的吸声系数,因而护面层的使用可以保护吸声材料,而且在通常情况下对吸声性能也是有利的。
       轴流风机消声器的结构决定了轴流风机消声器的动态性能:出于技术和经济的考虑,要求轴流风机消声器消声量大、结构简单、使用方便。对风机性能影响要小。吸声锥体(尖劈)是一种高效吸声结构。