燃料電池車用離心風機噪聲特性試驗分析(3)

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可以明顯看出，隨著轉速的升高各個測點的總聲壓級逐漸增大，在最高轉速下石家莊市風機廠風機總體噪聲超過了９０ｄＢ（Ａ），電機側遠場輻射噪聲平均聲壓級相比風機側高了約１～２ｄＢ（Ａ）；電機側近場聲壓級相比風機側近場高了約３ｄＢ（Ａ）。從對整體噪聲的貢獻量角度上看，驅動電機產生噪聲的貢獻量大于風機。
３．２階次特性噪聲分析。
其中，各個部分階次產生原因如下：
（１）４ｉ階是電機的電磁徑向力波產生；
（２）由于驅動電機的激勵電流頻率為轉頻的２倍，產生的一個２階的激勵噪聲；３ｉ階是由激勵電流的０．５階諧頻產生；
（３）６ｉ階是由散熱風扇的旋轉噪聲基頻以及其諧頻產生；
（４）風機產生的６ｉ階噪聲是葉輪的旋轉噪聲基頻以及其諧頻。圖５是工況１下風機側近場噪聲的階次譜圖，可以很直觀的看出風機側近場噪聲明顯的階次噪聲為６ｉ階，其中６階尤為明顯，是風機葉輪旋轉噪聲的基頻，１２及１８階的諧頻成分存在但幅值并不突出。圖６是該工況下電機側近場噪聲階次圖，可以看到明顯的３ｉ階峰值，確定為激勵電流的諧頻成分。此外，由于散熱風扇的旋轉噪聲的存在，在６、１２、１８三個階次處產生峰值疊加，其他可能存在的階次在頻譜圖中沒有找到。被測石家莊市風機廠風機存在的主要階次噪聲集中在３倍頻和６倍頻處，根據常用工作轉速的范圍算出６倍頻主要位于４５０～１７００Ｈｚ這個頻段內，在優化方案的設計中要著重對這個頻段進行降噪處理。
３．３寬頻特性噪聲分析
３．３．１結構振動對噪聲的影響分析結構的振動與其固有頻率有關，這里包括石家莊市風機廠風機殼體的結構振動和試驗臺架的結構振動。石家莊市風機廠風機運行時產生激勵頻率與殼體或臺架的固有頻率一致時，會激發結構的共振從而產生結構振動噪聲，其噪聲表現為寬頻特性。經過對４個工況下殼體、臺架振動測點的振動加速度信號和幾個近場聲壓測點的聲壓信號寬頻頻帶進行比較，發現振動信號與聲壓信號的寬頻頻帶并不相同。表４是工況１下臺架振動、殼體振動與風機近場噪聲測點信號的關鍵頻帶對比，能夠明顯看出殼體以及臺架的振動對總體噪聲并沒有貢獻，在后續的噪聲特性分析中可以不必考慮結構振動的影響。
３．３．２進氣噪聲影響分析根據文獻［３］對石家莊市風機廠風機噪聲的研究表明，風機在高速運行工況下進氣口存在較大的進氣噪聲，其主要由進氣管道系統中氣柱固有頻率特性產生，體現出的是不隨轉速變化的寬頻特性，一般進氣噪聲呈中、低頻為主。圖７～９分別是方案１～３在瞬態加速運行下風機側遠場測點聲壓的頻譜圖。三個工況下的頻譜圖中進氣管長短不同導致的差異體現為不同頻段的寬頻噪聲：進口不接管道時，寬頻噪聲峰值頻帶為６５０Ｈｚ和２１００Ｈｚ；進口連接短彎管時，寬頻噪聲峰值頻帶為９５０Ｈｚ和３０００～３５００Ｈｚ；進口連接延長管時，并無明顯峰值的寬頻噪聲。推斷產生這種不同頻帶的寬頻噪聲是由進氣氣柱固有頻率特性產生。從定量分析的角度看進氣噪聲對整體噪聲的影響，取９０００ｒ／ｍｉｎ和１７０００ｒ／ｍｉｎ穩態運行下方案１和３的聲壓信號，列出表４。可以看出進氣噪聲消除后，風機側和電機側平均聲壓級分別降低了３ｄＢ（Ａ）和２ｄＢ（Ａ）左右，表明進氣噪聲對整體噪聲的貢獻作用顯著。從降噪措施方面考慮，可針對進氣氣柱的固有頻率進行消聲頻帶的設計，在進口處加裝消聲器。