La nature du bruit du vent: une symphonie de l'aérodynamique et des vibrations mécaniques
Le bruit du vent de moteurs de ventilateur de climatisation est l'une des sources de bruit les plus importantes pendant le fonctionnement du système de climatisation. Ce n'est pas simplement le «bruit du vent», mais plutôt un bruit complexe généré par l'interaction complexe de l'aérodynamique et des vibrations mécaniques. D'un point de vue technique, le bruit du vent peut être défini comme les ondes sonores générées par la rotation à grande vitesse de la roue du ventilateur, qui interagit avec l'air, provoquant une instabilité du flux d'air, des turbulences, des tourbillons et des fluctuations de pression. Ce bruit est généralement du haut débit, ce qui signifie que l'énergie est distribuée à travers une large gamme de fréquences, mais les pics se produisent à des fréquences spécifiques (comme la fréquence de passage à la lame et ses harmoniques).
Sources de bruit du vent: quatre mécanismes de génération principaux
1. Broise de fréquence passant par la lame:
Il s'agit du composant le plus représentatif du bruit du vent. Lorsque les lames de ventilateur tournent à grande vitesse, "coupant" périodiquement à travers l'air ou les structures fixes (comme le support de moteur et la langue volute), ils génèrent des pulsations de flux d'air périodiques. Cette pulsation génère un bruit de fréquence spécifique, connu sous le nom de fréquence de passage à la lame (BPF). La formule de calcul est: BPF = nombre de lames × vitesse de rotation (trp). Par exemple, un ventilateur avec sept lames et une vitesse de rotation de 1200 tr / min a un BPF de 7 × (1200/60) = 140 Hz. En raison de la sensibilité variable à des fréquences spécifiques, les BPF dans la plage de 1 à 4 kHz peuvent être particulièrement irritants.
2. Vortex à perte de bruit:
Lorsque l'air s'écoule sur des surfaces irrégulières telles que les lames de ventilateur, les supports et les volutes, des tourbillons instables sont formés. Lorsque ces tourbillons se détachent de la surface, ils génèrent des fluctuations de pression aléatoires, créant un bruit à large bande non périodique. Le vortex perdant le bruit se manifeste souvent comme un sifflement ou un son tournant. Il n'est peut-être pas perceptible à basse vitesse du vent, mais augmente considérablement à des vitesses de vent plus élevées. Le contrôle de ce bruit nécessite l'optimisation de la conception du chemin du flux d'air pour réduire les surfaces de traînée inutiles et les virages tranchants.
3. Broise de turbulence:
La rotation de la turbulence du ventilateur crée un flux d'air très turbulent. La turbulence elle-même est un mouvement fluide aléatoire et désordonné contenant des tourbillons de tailles variables. Le mouvement aléatoire et l'interaction de ces tourbillons génèrent également du bruit à large bande. Le bruit de turbulence est proportionnel à la sixième puissance de la vitesse du vent, ce qui signifie que pour chaque doublement de la vitesse du vent, le niveau de pression acoustique du bruit de turbulence augmente de près de 18 décibels. C'est la principale raison pour laquelle les climatiseurs connaissent une forte augmentation du bruit du mode "puissance".
4. bruit de résonance:
La résonance se produit lorsque la fréquence naturelle des lames du ventilateur, du volute ou de la structure entière du climatiseur est proche de la fréquence de bruit générée par le ventilateur (comme le BPF). La résonance fait augmenter considérablement l'amplitude des vibrations, amplifiant le bruit de vibration à l'origine subtil dans un son fort. Ce bruit se manifeste souvent comme un son "bourdonnant" ou "rugissant", parfois accompagné de vibrations perceptibles. Le contrôle du bruit de résonance nécessite d'optimiser les matériaux structurels, d'ajouter des matériaux d'amortissement ou de modifier la conception structurelle pour déplacer la fréquence de résonance.
Stratégies de contrôle du bruit du vent: optimisation complète de la conception à l'application
Pour réduire efficacement le bruit du vent dans les moteurs de ventilateur climatisés, l'industrie a adopté une variété de mesures techniques, qui sont intégrées tout au long du processus de conception, de fabrication et d'installation des produits.
1. Optimisation de la conception de la roue et aérodynamique:
C'est la clé pour aborder fondamentalement le bruit du vent. Grâce à des simulations de dynamique de fluide de calcul (CFD), les ingénieurs peuvent optimiser la forme, la courbure, l'angle de tangage et l'épaisseur de la lame pour réduire la séparation et la turbulence du flux d'air, réduisant ainsi le bruit du vortex. De plus, l'utilisation d'espacement ou de longueur de lame inégal peut perturber efficacement les harmoniques du ventilateur de souffleur (BPF), dispersant son énergie et réduisant la netteté du bruit.
2. Optimisation de la structure des conduits volute et d'air:
La conception volute est cruciale pour son impact sur le bruit du vent. L'optimisation de l'espacement entre la langue volute et la roue peut réduire la pulsation du flux d'air pendant la coupe des lames. Une conception de paroi intérieure volute rationalisée et des conduits d'air peut réduire la résistance au débit d'air, la turbulence et les tourbillons, réduisant ainsi le bruit. Certains climatiseurs haut de gamme utilisent même une consommation d'air bidirectionnelle ou des conceptions de conduits multicouches pour atteindre le flux d'air plus lisse.
3. MATÉRIAUX ET VIBRATIONS ET TECHNOLOGIES DE RÉDUCTION DU BROIT:
L'utilisation de matériaux composites en polymère ou de matériaux absorbant le son pour fabriquer le volute et le conduit absorbe et atténue efficacement les ondes sonores. En utilisant des coussinets de vibration élastique ou un adhésif d'amortissement à la connexion entre le moteur du ventilateur et le boîtier du climatiseur peut isoler les vibrations du moteur, l'empêchant d'être transmis par la structure au panneau du climatiseur, réduisant ainsi le bruit de la structure.
4. Technologie de contrôle des moteurs:
L'utilisation des technologies de fréquence variable et de DC sans balais (BLDC) est une tendance dans les moteurs du ventilateur du climatiseur modernes. Parce que les moteurs BLDC manquent de pinceaux, ils fonctionnent plus facilement et plus doucement, et que leur vitesse peut être ajustée avec précision et en continu par un contrôleur de fréquence variable. Cela permet au climatiseur d'ajuster la vitesse de l'air en fonction des besoins réels. À faible vitesses, les niveaux de bruit peuvent être considérablement réduits, améliorant efficacement le confort de l'utilisateur.
Mesure et évaluation du bruit du vent
Professionnellement, les mesures du bruit du vent sont généralement effectuées dans une chambre anéchoïque pour garantir que les résultats de mesure ne sont pas affectés par le bruit externe. Les mesures de mesure clés comprennent:
Niveau de pression acoustique (DB): Cela reflète le volume du bruit. Le niveau de pression du son (DBA) pondéré en A est généralement utilisé car il ressemble plus à la perception de l'oreille humaine de l'intensité.
Niveau de puissance du son (DB): Cela reflète l'énergie du bruit de la source elle-même. Il est indépendant de l'environnement de test et est la métrique fondamentale pour évaluer les performances acoustiques d'un produit.
Analyse spectrale: En analysant la distribution du bruit à différentes fréquences, les niveaux de bruit de pointe, tels que les fréquences de coupe des lames, peuvent être identifiés, fournissant une base pour la conception de réduction du bruit ultérieure.
