相似风机声功率级的直接估算

相似风机声功率级的直接估算 The D irec t Ca lcu la t ion for S im ila r Fan Soun d Power L eve l LUO J ian 2ping, ZHANG Yan 2li, ZHAN G Z hong 2chao ( )Shangha i J iao Tong U n ive rsity, Shangfeng H i2Tech R &D cen te r, Shangha i 200030 , Ch ina A b stra c t: Fo r sim ila r theo ry p laying an inc rea singly impo rtan t ro le in exten sion of fan se rie s, ba sed on the o rigina l e stim a te, the fu rthe r acou stic sim ila rity p rinc ip le ha s been stud ied. The re la tion sh ip be2 tween the oc tave band sound powe r leve ls of sim ila r and mode l fan s a t the co rre spond ing du ty po in ts ha s been found from the re sea rch, from wh ich the qu ick ca lcu la tion of sim ila r fan oc tave band sound powe r leve l a t d iffe ren t du ty po in ts is ava ilab le. Key word s: acou stic s; fan; sim ila r theo ry; sound powe r leve l ()0. 1 L+G n w jjc当测定了模型风机额定转速下各工况点的气动 ( )dB L= 10 lg + 5 n+ 7 d w c10c c? j () 性能和倍频带声功率级频谱 简称声功率级频谱 对于一个工况点的声功率级频谱 , G随倍频带声功 j 之后 ,由风机频谱相似性 ,可得以此风机为母型的相 率级的分布特点的不同而变化 , 而 Gnν L。若用 j c w j() η似风机任一相应工况点 该全压效率 不变 的倍 t 平均值 g代替 G,则每一工况点声功率级频谱的 g j [ 1 ] 频带声功率级 L为 w c j 值也为常数 。故相似风机的总声功率级 L 可由下 w c ( )( )dB 1 = L+ Gn+ 5 n+ 7 dL w j j c c cwc j 式直接估算 式中 L—模型风机任一工况点的实测倍频带声功 w j ( )( ) ( )dB = L+ 5 + g n+ 7 d3 L w c cw c 率级 ,下 标“ j”表示 倍 频 程 中 心 频 率 f从 63H z 至c 式中之 L为模 型风 机 任一 工况 点 的总 声功 率 级 , w 8000H z的序号 , j为 1至 8; dB。G—任一工况点声功率级频谱中相邻两中心频 j ( ) 由式 1 经 A 计权后可得相似风机任一工况点率的倍频带声功率级连接直线的斜率 ,或称倍频程 [ 1 ] 的 A 声功率级 L wAc 1 (0. 1 L +A Δw cj j 斜率 , G= L;j w j( () ) ( )dB A 4 = 10 lg L 10wA c 3? j N 同理可得相似风机 A 声功率级的直接估算式为 cn= 10 lg , N 与 N 分别为模型风机与相似 c c N ( ) ( () ) ( )dB A 5 = L+ 5 + g n+ 7 d LwA c cwA c ( ) 风机的额定转速 rpm ;( () ) 式中之 L为模型风机的 A 声功率级 dB A 。 wA D ( )( ) 由式 3 和式 5 可得cd= 10 lg , D 与 D 分别为模型风机与相似 c c D L- L= L- L w c wA c w wA() 风机的叶轮外径 m 。相似风机的频带声功率级 L也可由下式直接 w cj[ 1 ] 相似风机任一工况点的总声功率级 L为 wc 估算0. 1L w cj( )( )dB = 10 lg 2 L10( ( )) w c = L+ 5 + g n+ 7 d6 L w j c cw c j? j g值称为模型风机各工况点实测声功率级频谱 ( )( )将式 1 代入式 2 后得 的平均斜率 ,或称为声功率级频谱特征系数 。其计 收稿日期 : 2006 207 230 (算式如下 以下诸式中 L 的下标数字为倍频程中 w ( ) 作者简介 :罗建平 1963 - , 男 , 浙江上虞人 , 硕士 , 高工 , 从事通风 ) 机开发与研究 。 心频率的相应序号 j: 机各相应工况点的声功率级 L及 L,既快速又简 N w cwA c c( ) 1 当 < 1 时 N 便 ,且不会产生显著误差 。 应用直接估算式可以快 1 1 速予估风机改变转速后 ( )( Δ)g= G= L a j W j, j +1 ?? 248 相应工况点的声功率级及 A 声功率级 。 1 () 1. 模型风机 或测试风机 变速运转的声功率 (( )( )dB 7 a 2L ) = L+ L - W 1 W 7 W 8 24 级直接估算式 N c( ) 2 当 > 1 时 已知模型风机在额定转速 N 下各工况点的实N 测倍频带声功率级 L。当转速改变为 N 后 , 因叶 w jk 1 1 ( )( Δ)g= G= L b j W j - 1, j ( ) ??轮直径不变 d= 0 ,各相应工况点的声功率级为 c 8 24 ( ( )) ( )8 L= L+ 5 + g ndB w kw k 1 (( )( )) dB 7 b = L - LW 1 W 8 ( ) ( () )24 L = L + 5 + g n dB A ( )9 wA k wA k N N ck( ) , 可作近 似 估算 时 3 若不考虑转速比 式中之 n = 10 lg , 适用于任一转速 N , g可取式 k k N N ( )取两者的平均值 7 计算 。 1 1 2. 相似风机变速运转的声功率级直接估算式 ( ) ( g = g + g = 2L) + L - 3L a b W 1 W 7 W 8 2 48 已知相似风机的额定转速为 N , 现转速改变至 c ( )( )dB 7 ( ) ( ) N 。由式 3 、5 可得相似风机变速运转时的声 ck > L,当取平均值g 在声功率级频谱中 ,通常有 L W 8 W 7 功率级直接估算式为 时 ,其误差为( ) ( )( )L10 = L+ 5 + g ndB w ckw c ck 1 ( ( () ) ( )) + 5 + g ndB A 11 L= L ckwA ck wA cΔ()g = g- g = g - g= L- L ab W 7W 8 48 N ck 式中之 = 10 lg ,适用于任一转速 N 。nck 此时声功率级的估算误差为ck N c Δ(Δ) L= g nw c当相似 风机 的转 速 N 与 模型 风 机的 转速 N ck k ( ) ( ) ( ) 若按工程法测量时 ,式 7 a、7 b、7 中的 Lw 1相等时 ,则 1 ( )( )L12 ( )( ) = L+ 7 ddB 63H z用 L125H z代替 ,此时各式中的系数 w ckwk c w2 24 ( )dB ( )+ 7 d13 L= L wA ck wA k c 1 1 1 ( )( ) 应为 , 应为 ;式 3 和 5 中模型风机的总( )( )由式 12 和式 13 可见 ,当模型风机任一转速下各 21 48 42 工况点的声功率级 L和 L一旦估算出后 , 相似风 w kwA k声功 率 级 L与 A 声 功 率 级 L应 取 125H Z , w wA 机在同一转速下同一工况点声功率级只需考虑由于 ( )8000H Z j = 2,8 的倍频带声功率级分贝值之和 。 叶轮直径 D 改变后的增量 7 d,使相似风机变速运 c c 用直接估算式估算相似风机任一工况点的声功 转时声功率级估算更为简便 。 ( )( )( )率级 L及 L,省略了从式 1 至式 2 或式 4 的 wcwA c [估算例 ]风机直径 D = 510mm ,额定转速 N =估算步骤 。在风机作相似设计的初期 ,只需具备模 1800 r /m in。型风机额定转速下各工况点的倍频带声功率级实测 实测某工况点的倍频带声功率级 L列于下表中w j 数据 ,计算出相应 g值 ,就能由此式直接估算相似风 H z 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 L LwwA f c()dB dB A j 1 2 3 4 5 6 7 8 LdB 94. 8 93. 6 92. 8 90. 1 84. 1 82. 7 79. 2 73. 8 99. 4 91. 4 w j [估算要求 ] 1. 该风机在 1600 r /m in 与 2000 r /1 ( ) = 94. 8 + 79. 2 - 2 ×73. 8 = 1. 124 m in的声功率级 。 1 2. 以此风机为母型的相似风机 , D= 640mm ,同 c ()g= L- L bW 1 W 8 24 转速下的声功率级 。 1 ( ) = 94. 8 - 73. 8 = 0. 875 [估算 ]24 a. 声功率级频谱特征系数 1 ( ) = g+ g= 0. 988g a b 1 2 ()g= L+ L- 2La W 1 W 7 W 8 24 (下转第 95页 ) (上接第 68 页 ) ( )g = 0. 988 ,这同式 1 的估算结果 上述估算取 b. 被测风机在改变转速后相应工况点的声功 无显著误差 。率级估算值见下表 参考文献 : ( )N r /m in 1600 1800 2000 k [ 1 ] 罗建平 ,张燕莉 , 张重超 . 相似风机声功率 级估算 . 噪 n - 0. 512 0 0. 458 ( ) k声与振动控制 2004, 24 6. ( )LdB 96. 3 99. 4 102. 1 wk 注 : ( () )( )LdB A [ 1 ]见文献 [ 1 ]中式 11a符号已作改变 ; 88. 3 91. 4 94. 1 wA k ( )( ) [ 2 ]文献 [ 1 ]中式 1刊印有误 ,应为本文之式 2 ; ΔΔ L=g ×n- 0. 06 0 0. 05 wk k ( )( ) [ 3 ]文献 [ 1 ]中式 2刊印有误 ,应为本文之式 4 ; c. 相似风机在相同转速下相应工况点的声功 [ 4 ]引自文献 [ 1 ]中表 1; 率级估算值见下表[ 5 ]见文献 [ 1 ]中表 2的估算结果 。 ( )N r /m in 1600 1800 2000 ck 640 d= 6. 9 dB7 d= 10 lg = 0. 986 c c 510 ( )LdB 103. 2 106. 3 109. 0 wck ( )LdBA 95. 2 98. 3 101. 0 wA ck 108. (上接第 89 页 ) [ 5 ] C Treny, B Ga rn ie r. Po rou s A necho ic System s: F rom 有较大衰减 ,是矛盾的 ,所以单一的吸声材料不能同 The Physica l Concep t to The Techno logy So lu tion. UD T, 时满足两个条件 。 1995: 191 - 195. ( )4 可通过测量吸声材料的动态力学参数 , 如 何祚镛 ,赵玉芳 . 声学理论基 础 [ M ]. 北京 : 国防工业 [ 6 ] 弹性模量 、剪切模量和损耗因子等 ,通过关系式来预 出版社 , 1981. 测材料的声学性能 。 [ 7 ] 王仁乾 ,马黎黎 . 吸声材料物理参数优化的研究 [ J ]. 参考文献 :( ) 声学技术 , 2004, 24 2: 73 - 78. 马玉璞 . 舰用非金属隐身材料的发展 [ J ]. 舰船科学技[ 1 ] [ 8 ] 王仁乾 ,马黎黎 . 吸声材料 的物理参数对消声瓦吸声 术 , 2001, 2: 28 - 33.( ) 性能的影响 [ J ]. 哈尔滨工程大学学报 , 2004 , 25 3 : [ 2 ] 张宏 军 , 邱 伯 华 , 等 . 消 声 瓦 技 术 的 现 状 与 发 展 趋 势288 - 294. [ J ]. 舰船科学技术 . 2001, 4: 6 - 14.张道礼 ,陈晓平 ,周东祥 . 拖曳线列阵声纳护套用聚氨 [ 9 ] [ 3 ] 万里鹰 ,肖凌 . 高聚物力学阻尼材料的研究进展 [ J ].酯的声 学 性 能 及 材 料 体 系 [ J ]. 功 能 材 料 , 2004, 33 ( ) 高分子材料科学与工程 . 1999 , 15 2 : 1 - 5.( ) 2: 145 - 147. [ 4 ] 朱金华 ,姚树人 . 聚氨酯弹性体 结构与动态力学性能 ( ) 研究 [ J ]. 高分子材料科学与工程 . 2000 , 16 5 : 106 -