风机为什么会有噪声？

       风机概述：风机是各个工厂、企业普遍使用的设备之一，特别是风机的应用更为广泛。锅炉鼓风、消烟除尘、通风冷却都离不开风机，在电站、矿井、化工以及环保工程，风机更是*的重要设备，正确掌握风机的设计，对保证风机的正常经济运行是很重要的。

       风机作为一种输送空气的叶轮机械，被广泛的应用于航空、煤炭、电力、冶金、电子、汽车、空调等工业生产和日常生活领域。各类风机在运转过程中都会发出噪声，从而影响周围的环境。噪声污染与空气污染、水污染不同，它造成人的烦恼不安是暂时的，就是特别强的噪声也是需要连续长期暴露才会使听力受损，所以在以往并不被重视。随着生活质量的逐步提高，现在人们开始越来越多的关注这个问题，特别是在空调、汽车、家用电子产品方面，对于风机的噪声辐射指标要求越来越趋严格。另外，在某些场合下，风机噪声所带来的问题是非常严重的，比如矿井通风用的对旋风机，很多时候发出的噪声之强甚至掩盖了井下警报器发出的声音，从而带来严重的生产安全隐患；再比如电子产品的集成度在过去的十年内增加了好几个数量级，伴随而来的是强大的发热量和对散热风扇的急需，为了充分散热，现在一台PC电脑的主机箱里面通常会有4至5台小型的轴流散热风扇在同时运转，一个中等并行机机群在工作时由冷却风扇所发出的噪声已经到了让人难以忍受的地步。降低风机运行时的各类噪声，是改善人居环境，减少噪声污染的迫切要求。

       风机噪声的产生有两方面的原因，一是机械振动噪声，二是气流噪声。随着机械加工和装配精度的提高，目前的风机产品机械振动噪声很小，气流噪声成为了主要的噪声源。气流致声的研究是上个世纪50年代首先开创的。自那时起，一门新的学科——气动声学被建立，一批大师，在这一领域做出了的贡献，向人们揭示了流动与声之间的物理。根据这些理论，气动噪声可分为三种类型：单极子噪声、偶极子噪声和四极子噪声。对于风机来说，单极子噪声也称为叶片厚度噪声，它是由于旋转的叶片具有一定厚度，空气被周期性的排开和吸入，产生声辐射；偶极子噪声也称为叶片力噪声，它是由于叶片固壁表面的压力脉动所产生的；四极子噪声也称为湍流噪声，它是由于湍流边界层，尾迹区的湍流脉动，分离流动等等流体内部的压力脉动产生的。如果按照噪声的频谱分类，则又可分为离散噪声和宽带噪声，前者通常由于叶轮周期性旋转，转子和定子存在周期性的动静干涉作用，从而向外辐射噪声，这类噪声频谱存在明显的离散谱线，一般与叶片通过频率有很大关系；而宽带噪声则是由于湍流脉动引起，频谱很宽，可以一直到104Hz量级，不存在明显的离散谱线。

       相对风机的离散噪声研究来说，宽带噪声的机理研究和噪声预测是相当困难的，其直接原因就是人们目前对于湍流流动本身的物理机制尚不*清楚，从而极大限制了湍流噪声的研究进展。但是从工业应用角度来看，绝大多数风机在运转时，流动雷诺数大都在106量级以上，均为湍流流动，湍流宽带噪声的存在是相当普遍的，所以对湍流噪声的研究实际上是无法回避的。风机湍流噪声的研究难度还有来自另外一方面的原因，不同的风机产品在运转时的流场结构是*不同的，而流场的结构和流动的特点，直接决定了风机噪声的类型和强弱，所以除了需要对湍流噪声的机理做深入研究外，要预测风机噪声，势必需要对风机在运转时的流场结构本身做深入研究，但是由于这类流动边界过于复杂，流动又是高度旋转的，所以同样具有相当难度。