Priroda buke vjetra: simfonija aerodinamike i mehaničke vibracije
Buka vjetra od motori klima uređaja jedan je od najznačajnijih izvora buke tijekom rada klima uređaja. To nije samo "buka vjetra", već složena buka nastala složenom interakcijom aerodinamike i mehaničkih vibracija. Iz tehničke perspektive, buka vjetra može se definirati kao zvučni valovi generirani rotacijom ventilatora velike brzine, koji komunicira s zrakom, uzrokujući nestabilnost protoka zraka, turbulencije, vrtloge i fluktuacije tlaka. Ova buka je obično širokopojasna, što znači da se energija raspoređuje u širokom frekvencijskom rasponu, ali vrhovi se javljaju na specifičnim frekvencijama (poput frekvencije prolaska oštrice i njegovih harmonika).
Izvori buke vjetra: četiri glavna mehanizma za generiranje
1. Buka frekvencije prolaska noža:
Ovo je najreprezentativnija komponenta buke vjetra. Kad se noževi ventilatora okreću velikom brzinom, periodično "rezanje" kroz zrak ili fiksne konstrukcije (poput motornog nosača i volutnog jezika), oni stvaraju periodične pulsacije protoka zraka. Ova pulsacija stvara specifičnu frekvencijsku buku, poznatu kao frekvencija prolaska noža (BPF). Formula izračuna je: BPF = Broj noževa × brzina rotacije (RPM). Na primjer, ventilator sa sedam noževa i brzina rotacije od 1200 o/min ima BPF od 7 × (1200/60) = 140 Hz. Zbog različitih osjetljivosti na određene frekvencije, BPF-ovi u rasponu od 1-4 kHz mogu biti posebno iritantni.
2. Vortex prolijevanje buke:
Kad zrak teče preko nepravilnih površina kao što su noževi ventilatora, nosači i voluti, formiraju se nestabilni vrtlozi. Kad se ti vrtlozi odvoje od površine, oni stvaraju fluktuacije nasumičnih tlaka, stvarajući neperiodični, širokopojasni šum. Vortex prolijevanje buke često se očituje kao zveckanje ili vrtložni zvuk. Možda se ne primjećuje pri malim brzinama vjetra, ali se značajno povećava pri većim brzinama vjetra. Kontroliranje ove buke zahtijeva optimizaciju dizajna staze protoka zraka kako bi se smanjile nepotrebne površine povlačenja i oštre zavoje.
3. Buka turbulencije:
Rotacija rotora ventilatora stvara vrlo turbulentni protok zraka. Sama turbulencija je slučajno, neuredno kretanje tekućine koje sadrži vrtloge različitih veličina. Slučajno kretanje i interakcija ovih vrtloga također stvaraju širokopojasnu buku. Buka turbulencije proporcionalna je šestoj snazi brzine vjetra, što znači da se za svako udvostručenje brzine vjetra razina zvučnog tlaka buke turbulencije povećava za gotovo 18 decibela. To je glavni razlog zašto klima uređaji doživljavaju nagli porast buke u načinu "napajanja".
4. Rezonantna buka:
Rezonanca nastaje kada je prirodna frekvencija lopatica ventilatora, voluna ili cijela struktura klima uređaja blizu frekvenciji buke koju generira ventilator (poput BPF -a). Rezonanca uzrokuje da se amplituda vibracije dramatično povećava, pojačavajući prvobitno suptilnu vibracijsku buku u glasan zvuk. Ova se buka često manifestira kao "zujanje" ili "urlajući" zvuk, ponekad praćen vibracijama. Kontroliranje rezonantne buke zahtijeva optimizaciju strukturnih materijala, dodavanje prigušivanja materijala ili modificiranje konstrukcijskog dizajna za pomicanje rezonantne frekvencije.
Strategije kontrole buke vjetra: sveobuhvatna optimizacija od dizajna do aplikacije
Kako bi učinkovito smanjio buku vjetra u klimatiziranim motorima ventilatora, industrija je usvojila različite tehničke mjere koje su integrirane u cijelom procesu dizajna, proizvodnje i instalacije.
1. Optimizacija Itora i aerodinamičkog dizajna:
To je ključ za temeljno rješavanje buke vjetra. Kroz računalne simulacije dinamike fluida (CFD), inženjeri mogu optimizirati oblik noža, zakrivljenost, kut nagiba i debljinu kako bi se smanjio odvajanje i turbulencija protoka zraka, smanjujući na taj način buku vrtloga. Nadalje, upotreba nejednakih razmaka ili duljine noža može učinkovito poremetiti harmonike ventilatora puhala (BPF), rastjerivši njegovu energiju i smanjujući oštrinu buke.
2. Optimizacija strukture voluta i zraka:
Dizajn voluta ključan je za njegov utjecaj na buku vjetra. Optimiziranje razmaka između volutnog jezika i rotora može smanjiti pulsiranje protoka zraka tijekom rezanja noža. Pojednostavljeni dizajn unutarnjeg zida i zraka za volume može smanjiti otpornost na protok zraka, turbulencije i vrtloge, smanjujući na taj način buku. Neki vrhunski klima uređaji čak koriste dvosmjerni unos zraka ili višeslojni dizajni kanala kako bi postigli glatki protok zraka.
3. Materijali i vibracije i tehnologije smanjenja buke:
Korištenje polimernih kompozitnih materijala ili materijala koji apsorbiraju zvuk za proizvodnju voluna i kanala učinkovito apsorbira i smanjuje zvučne valove. Korištenje elastičnih jastučića za prigušivanje vibracija ili prigušivanja ljepila na spoju između motora ventilatora i kućišta klima uređaja može izolirati vibraciju motora, sprječavajući da se prenese kroz strukturu na ploču klima uređaja, čime se smanjuje buka koja se pretvara u strukturu.
4. tehnologija upravljanja motorom:
Upotreba promjenjive frekvencije i tehnologija DC (BLDC) bez četkica trend je u modernim motorima ventilatora klima uređaja. Budući da BLDC motorima nedostaje četkice, oni djeluju glatko i tiho, a njihova brzina može se precizno i kontinuirano prilagoditi promjenjivim kontrolerom frekvencije. To omogućava klima uređaju da prilagodi brzinu zraka prema stvarnim potrebama. Pri malim brzinama, razina buke može se značajno smanjiti, učinkovito poboljšavajući udobnost korisnika.
Mjerenje i procjena buke vjetra
Profesionalno se mjerenja buke vjetra obično provode u anehoičnoj komori kako bi se osiguralo da na rezultate mjerenja ne utječe vanjska buka. Mjerni podaci o ključevima uključuju:
Razina zvučnog tlaka (DB): To odražava glasnost buke. A-ponderirana razina zvučnog tlaka (DBA) obično se koristi jer više podsjeća na percepciju glasnosti ljudskog uha.
Zvučna razina snage (DB): To odražava energiju buke samog izvora. Neovisan je o testnom okruženju i temeljna je metrika za procjenu akustičnih performansi proizvoda.
Spektralna analiza: može se identificirati analizom raspodjele buke u različitim frekvencijama, razine vršne buke, kao što su frekvencije rezanja lopatica, pružajući osnovu za naknadni dizajn smanjenja buke.
