طبيعة ضوضاء الرياح: سيمفونية الديناميكا الهوائية والاهتزاز الميكانيكي
ضوضاء الرياح من محركات مروحة تكييف الهواء هي واحدة من أهم مصادر الضوضاء أثناء تشغيل نظام تكييف الهواء. إنها ليست مجرد "ضوضاء الرياح" ، بل ضوضاء معقدة ناتجة عن التفاعل المعقد للديناميكا الهوائية والاهتزازات الميكانيكية. من المنظور الفني ، يمكن تعريف ضوضاء الرياح على أنها موجات الصوت الناتجة عن الدوران عالي السرعة من المكره للمروحة ، والذي يتفاعل مع الهواء ، مما يسبب عدم استقرار تدفق الهواء ، والاضطراب ، والدوامات ، وتقلبات الضغط. عادةً ما تكون هذه الضوضاء عريضة النطاق ، مما يعني أن الطاقة يتم توزيعها عبر نطاق تردد واسع ، ولكن القمم تحدث في ترددات محددة (مثل تردد تمرير الشفرة والتوافقيات).
مصادر ضوضاء الرياح: أربع آليات توليد رئيسية
1.
هذا هو المكون الأكثر تمثيلا لضوضاء الرياح. عندما تدور شفرات المروحة بسرعة عالية ، بشكل دوري "القطع" عبر الهواء أو الهياكل الثابتة (مثل شريحة المحرك واللسان الفولوت) ، فإنها تولد نبضات تدفق الهواء الدورية. يولد هذا النبض ضوضاء تردد محددة ، تُعرف باسم تردد تماس الشفرة (BPF). صيغة الحساب هي: BPF = عدد الشفرات × السرعة الدورانية (RPM). على سبيل المثال ، لدى المروحة التي تحتوي على سبعة شفرات وسرعة دورانية تبلغ 1200 دورة في الدقيقة BPF من 7 × (1200/60) = 140 هرتز. نظرًا لحساسية متفاوتة لترددات محددة ، يمكن أن تكون BPFs في نطاق 1-4 كيلو هرتز مزعجة بشكل خاص.
2. ضوضاء سفك دوامة:
عندما يتدفق الهواء على الأسطح غير المنتظمة مثل شفرات المروحة ، والأقواس ، والدوامات ، تتشكل الدوامات غير المستقرة. عندما تنفصل هذه الدوامات عن السطح ، فإنها تولد تقلبات ضغط عشوائية ، مما يخلق ضوضاء النطاق العريض غير العريضة. غالبًا ما تتجلى ضوضاء سفك الدوامة كصوت هسهسة أو صوتية. قد لا يكون ملحوظًا بسرعات الرياح المنخفضة ، ولكنه يزيد بشكل كبير من سرعات الرياح الأعلى. يتطلب التحكم في هذه الضوضاء تحسين تصميم مسار تدفق الهواء لتقليل أسطح السحب غير الضرورية والمنعطفات الحادة.
3. ضوضاء الاضطراب:
إن دوران المكره المروحة يخلق تدفق هواء مضطرب للغاية. الاضطراب بحد ذاته هو حركة سائل عشوائية مضطربة تحتوي على دوامات ذات أحجام متفاوتة. الحركة العشوائية والتفاعل لهذه الدوامات تولد أيضا ضوضاء النطاق العريض. تتناسب ضوضاء الاضطراب مع القوة السادسة لسرعة الرياح ، مما يعني أنه لكل مضاعفة من سرعة الرياح ، يزداد مستوى ضغط الصوت لضوضاء الاضطراب بنحو 18 ديسيبل. هذا هو السبب الرئيسي وراء تجربة مكيفات الهواء لزيادة حادة في الضوضاء في وضع "الطاقة".
4. ضوضاء الرنين:
يحدث الرنين عندما يكون التردد الطبيعي لشفرات المروحة ، أو بنية مكيف الهواء بأكملها قريبة من تردد الضوضاء الناتج عن المروحة (مثل BPF). يؤدي الرنين إلى زيادة سعة الاهتزاز بشكل كبير ، مما يؤدي إلى تضخيم ضوضاء الاهتزاز الدقيقة أصلاً في صوت مرتفع. غالبًا ما تظهر هذه الضوضاء كصوت "صاخب" أو "هدير" ، مصحوبًا أحيانًا بالاهتزازات الملموسة. يتطلب التحكم في ضوضاء الرنين تحسين المواد الهيكلية أو إضافة مواد التخميد أو تعديل التصميم الهيكلي لتغيير تردد الرنين.
استراتيجيات التحكم في ضوضاء الرياح: التحسين الشامل من التصميم إلى التطبيق
لتقليل ضوضاء الرياح بشكل فعال في محركات المعجبين المكيفة ، اعتمدت الصناعة مجموعة متنوعة من التدابير الفنية ، والتي يتم دمجها خلال عملية تصميم المنتج بالكامل وتصنيعها وتثبيتها.
1.
هذا هو المفتاح لمعالجة ضوضاء الرياح بشكل أساسي. من خلال محاكاة ديناميات السوائل الحسابية (CFD) ، يمكن للمهندسين تحسين شكل الشفرة والانحناء وزاوية الملعب وسمك لتقليل فصل تدفق الهواء واضطرابها ، وبالتالي تقليل ضوضاء الدوامة. علاوة على ذلك ، يمكن أن يؤدي استخدام تباعد الشفرة أو الطول غير المتكافئ إلى تعطيل التوافقيات لمروحة المنفاخ بشكل فعال (BPF) ، مما يؤدي إلى تشتيت طاقته ويقلل من حدة الضوضاء.
2. تحسين هيكل القناة الجوية والهواء:
التصميم المتقلب أمر بالغ الأهمية لتأثيره على ضوضاء الرياح. يمكن أن يؤدي تحسين التباعد بين اللسان المتقلب والمكره إلى تقليل نبض تدفق الهواء أثناء قطع الشفرة. يمكن أن يقلل تصميم الجدار الداخلي الداخلي والهواء من مقاومة تدفق الهواء ، والاضطراب ، والدوامات ، وبالتالي تقليل الضوضاء. بعض مكيفات الهواء المتطورة تستخدم حتى استهلاك الهواء ثنائي الاتجاه أو تصميمات مجرى متعددة الطبقات لتحقيق تدفق هواء أكثر سلاسة.
3. المواد والاهتزاز وتقليل الضوضاء:
باستخدام المواد المركبة البوليمر أو مواد امتصاص الصوت لتصنيع القناة المتقدمة ويمتص القناة بشكل فعال ويخفف من موجات الصوت. يمكن أن يؤدي استخدام وسادات تخطي الاهتزاز المرنة أو لاصق التخميد عند الاتصال بين محرك المروحة وغلاف مكيف الهواء لعزل اهتزاز المحرك ، مما يمنعه من نقله عبر الهيكل إلى لوحة مكيف الهواء ، مما يقلل من الضوضاء التي تنقلها الهيكل.
4. تكنولوجيا التحكم في المحرك:
يعد استخدام التردد المتغير وتقنيات DC (BLDC) بدون فرش اتجاه في محركات مروحة مكيف الهواء الحديثة. نظرًا لأن محركات BLDC تفتقر إلى الفرش ، فإنها تعمل بسلاسة وبهدوء ، ويمكن تعديل سرعتها بدقة ومستمرة بواسطة وحدة تحكم تردد متغيرة. هذا يسمح لمكيف الهواء بضبط سرعة الهواء وفقًا للاحتياجات الفعلية. في السرعات المنخفضة ، يمكن تقليل مستويات الضوضاء بشكل كبير ، مما يؤدي بشكل فعال إلى تحسين راحة المستخدم.
قياس ضوضاء الرياح وتقييمها
من الناحية المهنية ، يتم إجراء قياسات ضوضاء الرياح عادة في غرفة anechoic لضمان عدم تأثر نتائج القياس بالضوضاء الخارجية. تشمل مقاييس القياس الرئيسية:
مستوى ضغط الصوت (DB): هذا يعكس صوت الضوضاء. عادةً ما يتم استخدام مستوى ضغط الصوت المرجح (DBA) لأنه يشبه بشكل أوثق تصور الأذن البشرية للصوت.
مستوى الطاقة الصوتي (DB): هذا يعكس طاقة الضوضاء للمصدر نفسه. إنه مستقل عن بيئة الاختبار وهو المقياس الأساسي لتقييم الأداء الصوتي للمنتج.
التحليل الطيفي: من خلال تحليل توزيع الضوضاء عبر الترددات المختلفة ، يمكن تحديد مستويات ضوضاء الذروة ، مثل ترددات قطع الشفرة ، ، مما يوفر أساسًا لتصميم الحد من الضوضاء. .
