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2.2 設(shè)計(jì)工況下的噪聲特性圖 4 為設(shè)計(jì)流量下 Z =38.5 截面的聲功率級(jí)分布云圖與相對(duì)速度矢量圖。由圖可知，蝸舌區(qū)域附近聲功率級(jí)較大，為高噪?yún)^(qū)。這是由于氣流通過(guò)葉片時(shí)，在葉片表面上形成附面層，特別是吸力面的附面層容易加厚。在葉片尾緣處，吸力面與壓力面的附面層匯合形成尾跡區(qū)。在尾跡區(qū)內(nèi)，氣流的壓力和速度大大低于主流區(qū)內(nèi)的數(shù)值，因此葉片出口區(qū)域內(nèi)氣流具有很大的不均勻性，當(dāng)旋轉(zhuǎn)葉片通過(guò)蝸舌時(shí)，蝸舌區(qū)域出現(xiàn)周期性的壓力和速度脈動(dòng)，這種脈動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較高的蝸舌噪聲，該噪聲與蝸舌附近葉片分離渦引起的旋渦噪聲疊加成復(fù)雜的噪聲場(chǎng)。因此，蝸舌是設(shè)計(jì)工況下產(chǎn)生氣動(dòng)噪聲的主要原因之一。從圖中還可看出，在設(shè)計(jì)流量下，葉輪出口沿周向均勻分布 12 個(gè)較高噪聲區(qū)域，噪聲級(jí)約為72~90 dB ，這是由于靠近葉片出口吸力側(cè)存在較小區(qū)域的分離渦，形成脈動(dòng)壓力，產(chǎn)生旋渦噪聲。另外，葉片進(jìn)口處存在聲功率級(jí)最大值，這是由于流動(dòng)分離及氣流撞擊葉片引起的，但由于該區(qū)域面積較小，因此對(duì)風(fēng)機(jī)噪聲水平影響較小。葉輪內(nèi)部輪轂附進(jìn)區(qū)域速度分布均勻，速度梯度較小，因此聲功率級(jí)較低。
2.3 失速先兆產(chǎn)生過(guò)程的噪聲特性隨著流量的減小，當(dāng)閥門開度 k 1 =0.89 、第 140個(gè)旋轉(zhuǎn)周期時(shí) ( 代表 k 1 為 0.89 時(shí)還沒有發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速的狀態(tài) ) 葉輪不同軸向截面聲功率級(jí)分布云圖如圖 5 所示。其中 Z =31 、 Z =38.5 和 Z =46 分別表示靠近前盤、 1/2 葉高及靠近后盤的軸向截面。由圖可知，圖 5(a) 中葉輪出口的高噪帶覆蓋了整個(gè)葉輪出口截面，幾乎形成了一個(gè)環(huán)狀高噪?yún)^(qū)，葉片入口出現(xiàn)了 12 個(gè)均勻分布的高噪?yún)^(qū)；圖 5(b) 中葉輪出口的高噪?yún)^(qū)面積在周向上約為葉輪出口面積的一半，但沿徑向方向發(fā)展至 1/2 弦長(zhǎng)處，而圖 5(c) 中該區(qū)域消失，聲功率級(jí)分布比較均勻，且葉輪出口的聲功率級(jí)較低，約為 60 dB 。這是由于 Z =31 截面靠近前盤和葉輪進(jìn)氣邊，氣流從軸向突然轉(zhuǎn)為徑向流動(dòng)，使得靠近前盤處的相對(duì)速度偏低，葉片進(jìn)口沖角大，且在吸力側(cè)發(fā)生邊界層分離，產(chǎn)生分離渦，沿軸向從 Z =31 到 Z =46 截面沖角逐漸減小， 流場(chǎng)逐步改善。觀察圖 5(a) 、 (b) 和 (c) 可知，在不同的軸向截面，蝸殼中的聲功率級(jí)分布不同，這是由于蝸殼中存在呈“ S ”狀螺旋向前推進(jìn)的大尺度旋渦，該噪聲級(jí)分布反映了氣流在蝸殼內(nèi)擴(kuò)壓流動(dòng)時(shí)由于二次流所產(chǎn)生的寬頻噪聲。由圖 5(a) 和 5(b) 可知，蝸舌附近的 3 個(gè)葉輪流道出口的高噪?yún)^(qū)面積及聲源強(qiáng)度均大于其他葉輪流道。這是由于靠近蝸舌的葉輪流道中分離渦面積較大，此時(shí)蝸舌對(duì)葉輪內(nèi)部流動(dòng)及噪聲特性的影響開始逐步增大。比較圖 4(a) 與圖 5(b) 可知，葉輪出口沿周向分布的 12 個(gè)較高噪聲區(qū)域面積明顯增大，且聲功率級(jí)略有提高，這是由于隨著流量的減小，正沖角逐漸增大，葉片吸力側(cè)的分離渦面積增大，引起旋渦噪聲的提高。同時(shí)，由于葉輪出口射流尾流結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)、速度梯度的增大，葉輪流道旋轉(zhuǎn)通過(guò)蝸舌附近氣動(dòng)噪聲明顯提高，由旋渦噪聲和蝸舌噪聲二者共同作用造成蝸殼區(qū)域的高噪帶面積顯著增大。圖 6 為第 170 個(gè)旋轉(zhuǎn)周期時(shí) ( 代表閥門開度為0.89 時(shí)旋轉(zhuǎn)失速先兆出現(xiàn)時(shí)的狀態(tài) ) 葉輪不同軸向截面的聲功率級(jí)分布云圖。 由圖可知， 與圖 5 相比，靠近蝸舌的葉輪流道出口處聲源強(qiáng)度及高噪?yún)^(qū)面積繼續(xù)增大，蝸舌附近聲功率級(jí)大于 85 dB 的區(qū)域面積明顯擴(kuò)大，尤其在 Z =31 截面該區(qū)域占據(jù)了整個(gè)葉輪出口通道，而其他葉輪通道出口處的高噪?yún)^(qū)面積較圖 5 減小，這是由于此時(shí)靠近蝸舌的葉輪通道流場(chǎng)惡化，率先發(fā)生堵塞現(xiàn)象，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生失速先兆，而其他流道的通流狀況得到一定的改善。