吸油煙機(jī)氣動(dòng)噪聲來(lái)源及仿真分析方法綜述

周唯儒 覃小倩

ZHOU Weiru QIN Xiaoqian

珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070

Gree Electric Appliances, Inc. of Zhuhai Zhuhai 519070

1 引言

隨著人們生活水平逐漸提高，廚房電器已經(jīng)不僅僅是烹飪器具，而是生活品質(zhì)的象征。任何廚房電器只要開始工作，就會(huì)發(fā)出噪聲，特別是吸油煙機(jī)噪聲，對(duì)人們的日常生活影響很大，會(huì)使人們感到煩躁，呼吸及脈搏加快，甚至出現(xiàn)神經(jīng)衰弱、頭暈、心率過(guò)速、食欲減退、失眠、易疲勞、記憶力減退等癥狀[1]。吸油煙機(jī)的噪聲、吸力對(duì)人民的生活品質(zhì)有著重要的影響[2]，好的吸油煙機(jī)不僅能夠吸凈油煙，還能為使用者提供安靜舒適的烹飪環(huán)境。然而隨著吸油煙機(jī)吸力的增加，噪聲也會(huì)同步增大，看似矛盾的兩個(gè)物理量其實(shí)可以通過(guò)合理的設(shè)計(jì)來(lái)找到最佳的平衡點(diǎn)。

典型的吸油煙機(jī)結(jié)構(gòu)主要由控制模塊、油網(wǎng)組件、風(fēng)機(jī)部件、止回閥組件等組成。離心風(fēng)葉在電機(jī)的帶動(dòng)下產(chǎn)生負(fù)壓，將油煙吸入，通過(guò)蝸殼將油煙排出。風(fēng)柜用來(lái)固定電機(jī)，通常風(fēng)柜上會(huì)有降噪孔板和吸音棉用于減少噪音。油網(wǎng)則用于對(duì)油煙進(jìn)行第一道分離，然后從油槽將油污導(dǎo)流至油杯中。

設(shè)計(jì)人員通過(guò)經(jīng)驗(yàn)對(duì)吸油煙機(jī)的性能進(jìn)行改進(jìn)，并且對(duì)改進(jìn)方案進(jìn)行打樣測(cè)試，由于實(shí)際情況較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員無(wú)法準(zhǔn)確分析吸油煙機(jī)內(nèi)的流場(chǎng)狀況，只依賴經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)已成為限制行業(yè)發(fā)展的瓶頸。

2 氣動(dòng)噪聲產(chǎn)生機(jī)理及特性

氣動(dòng)噪聲是吸油煙機(jī)在工作過(guò)程中由于氣體壓力的波動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。最近大量關(guān)于吸油煙機(jī)風(fēng)道系統(tǒng)優(yōu)化的研究都在集中計(jì)算表面噪聲功率和直接計(jì)算葉輪旋轉(zhuǎn)引起的渦流噪聲，有論文顯示，其實(shí)驗(yàn)值差距已達(dá)到3%，精度較高，可以用于指導(dǎo)吸油煙機(jī)在開發(fā)過(guò)程中的噪聲預(yù)測(cè)問(wèn)題[3-6]。

吸油煙機(jī)氣動(dòng)噪聲產(chǎn)生原因很多，比如葉片產(chǎn)生的噪聲，蝸舌處產(chǎn)生的噪聲，蝸殼處產(chǎn)生的噪聲等，下文進(jìn)行簡(jiǎn)單歸納。

2.1 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲

此類噪聲包括旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。旋轉(zhuǎn)噪聲是由于風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)氣流流過(guò)蝸舌處產(chǎn)生周期性的壓力和速度脈動(dòng)產(chǎn)生的。而渦流噪聲是由氣體流經(jīng)物體表面形成的紊流邊界層脫落，引起氣流壓力脈動(dòng)造成的。它包括來(lái)流紊流噪聲、紊流邊界層噪聲、尾緣渦流脫落噪聲和葉尖渦流噪聲[5]。這些噪聲主要來(lái)自于翼形的后緣，包括氣流分離失速產(chǎn)生的噪聲，湍流邊界層后緣噪聲，層流邊界層渦脫落產(chǎn)生的噪聲，葉尖渦形成產(chǎn)生的噪聲，后緣鈍厚度導(dǎo)致渦脫落產(chǎn)生的噪聲[7]。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲可以通過(guò)改進(jìn)葉形，使葉片表面的邊界層脫體降低，從而降低噪聲。比如改變?nèi)~片數(shù)量、葉輪尺寸、葉輪進(jìn)口角或者葉輪出口角等。

為了減小翼形的氣動(dòng)噪聲，采用主動(dòng)控制和被動(dòng)控制技術(shù)的智能葉片是新的研究方向。比如通過(guò)尾翼處產(chǎn)生負(fù)壓吸力來(lái)主動(dòng)控制噪聲，主要原理是將邊界層吸近于物體表面從而達(dá)到減少噪聲的目的[8]。再比如吹氣襟翼通過(guò)削弱尾翼氣旋強(qiáng)度從而降低源強(qiáng)度，而這種主動(dòng)附面層控制吹氣襟翼方案目前在飛機(jī)中應(yīng)用較多[9-14]。來(lái)源于貓頭鷹翅膀的仿生學(xué)設(shè)計(jì)葉片被應(yīng)用于翼形的被動(dòng)控制降噪技術(shù)中，如圖1所示。該技術(shù)主要通過(guò)模擬貓頭鷹翅膀的尾翼鋸齒形結(jié)構(gòu)達(dá)到降噪的目的，貓頭鷹在捕獵的過(guò)程中，尾翼張開，形狀為鋸齒形結(jié)構(gòu)，此時(shí)的氣動(dòng)噪聲也降低到最小[15,16]。鋸齒形尾翼的降噪涉及鋸齒的形狀、角度和來(lái)流攻角等。例如焦躍，楊愛(ài)玲等研究了齒根傾斜鋸齒尾緣葉片噪聲的降噪效果[17]；賀艷文研究了鋸齒尾緣對(duì)葉片尾跡特性的影響[18,19]；陳明，李傳鵬研究了鋸齒尾緣對(duì)壓氣機(jī)葉柵影響的數(shù)值模擬并得出尖齒整體效果優(yōu)于寬齒的結(jié)論[20]；智博文，張師帥等研究了尾緣鋸齒對(duì)斜流葉輪氣動(dòng)噪聲的影響，得出尾緣鋸齒結(jié)構(gòu)可顯著降低斜流葉輪整體噪聲水平[21]；陳偉杰，喬渭陽(yáng)等研究了前緣鋸齒可以減弱甚至完全抑制邊界層不穩(wěn)定噪聲[22]；楊景茹，楊愛(ài)玲等研究鋸齒尾緣能延遲邊界層分離[23]；仝帆，喬渭陽(yáng)的研究表明鋸齒尾緣可以明顯降低翼型中低頻范圍內(nèi)的噪聲[24]。以上研究皆表明基于仿生學(xué)的鋸齒形尾翼結(jié)構(gòu)具有降低噪聲的作用，而鋸齒的形狀角度等參數(shù)對(duì)降噪的效果有很大的影響。

基于葉片的降噪方法有很多，其他的降噪方法還有采用仿生翼形設(shè)計(jì)。仿生翼型能夠在保證風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能的前提下，明顯降低風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲[25]。采用仿魚形葉片的多翼離心風(fēng)機(jī)，噪聲平均值下降了2.78 dB[26]。采用非均勻葉輪設(shè)計(jì)的多翼離心風(fēng)機(jī)可以降低噪聲2～4 dB[27]。多翼離心風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)改進(jìn)也可以降低噪聲[28]。采用分段設(shè)計(jì)葉片結(jié)構(gòu)可以優(yōu)化風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能進(jìn)而降低噪聲的產(chǎn)生[29]。采用多孔介質(zhì)吸聲材料制作葉片也可以降低噪聲[30-32]，但多孔介質(zhì)柔性因其加工工藝與成本原因?qū)е聦?shí)用性不強(qiáng)。而葉片穿孔技術(shù)也有降低噪聲的效果，但是不利于變工況條件下的噪聲抑制[33,34]。

圖1 仿生鋸齒尾翼形狀

2.2 蝸舌處產(chǎn)生的噪聲

蝸舌處的降噪也是風(fēng)機(jī)降噪的一種常用手段，為了減小蝸舌處周期性壓力波動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，采用更加合理的蝸舌設(shè)計(jì)和優(yōu)化直接關(guān)系到噪聲降低的程度[35]。氣流流經(jīng)蝸舌時(shí)會(huì)在蝸舌的尾緣發(fā)生渦流脫落，使得氣流出口處的噪聲增加；蝸舌處的壓力脈動(dòng)也將導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生。來(lái)源于仿生學(xué)的蝸舌設(shè)計(jì)被引入到風(fēng)機(jī)的降噪中，主要方法是對(duì)如鳥類的翅膀剖面形狀進(jìn)行仿造，將相關(guān)線形結(jié)構(gòu)引入到蝸舌的設(shè)計(jì)中，采用仿生蝸舌的設(shè)計(jì)可以使蝸舌處的分離減小，降低了氣體在蝸殼內(nèi)的流動(dòng)損失，風(fēng)機(jī)效率也提高了4.33%[36]，蝸舌部的脈動(dòng)降幅最高可達(dá)82.7%[37]。黃恩德通過(guò)模仿長(zhǎng)耳鸮羽翼降噪原理，降低風(fēng)機(jī)的噪聲0.5～2.5 dB[38]；劉小民，李爍根據(jù)鸮類翅膀的形狀進(jìn)行仿生學(xué)逆向設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了一種新的仿鸮翼前緣蝸舌，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)此種結(jié)構(gòu)的蝸舌風(fēng)機(jī)與原型風(fēng)機(jī)相比較，仿生蝸舌能夠有效抑制流動(dòng)分離的產(chǎn)生，不僅風(fēng)量增加了1.9 m3/min，而且噪聲下降了1.6 dB[39]。孫少明，任露泉等通過(guò)對(duì)鸮翼形狀仿生降噪蝸舌進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)采用仿生蝸舌設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)平均降噪約為1.8 dB，最大降噪值可以達(dá)到3.1 dB[40]。

除了引入仿生學(xué)的蝸舌結(jié)構(gòu)外，傾斜蝸舌也被引入到風(fēng)機(jī)的降噪中。在研究風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉片作用下的氣體并沒(méi)有全部都從蝸舌處流出，在葉片間隙處有少量空氣流入風(fēng)機(jī)內(nèi)部，導(dǎo)致反向二次流現(xiàn)象發(fā)生。不僅產(chǎn)生了能量損失，而且也會(huì)產(chǎn)生氣動(dòng)噪聲[41]。陳陽(yáng)，黃友根等學(xué)者的研究表明，隨著蝸舌傾斜角度的增加，可以改善蝸舌區(qū)域的流體蝸結(jié)構(gòu)，從而改善噪聲情況[42]；付雙成，劉雪東等研究?jī)A斜蝸舌的多翼離心風(fēng)機(jī)流場(chǎng)及噪聲的結(jié)果表明，傾斜蝸舌對(duì)多翼離心風(fēng)機(jī)速度場(chǎng)的影響主要集中在蝸舌區(qū)域，在相同轉(zhuǎn)速下，多翼離心式風(fēng)機(jī)采用傾斜蝸舌結(jié)構(gòu)能夠降低12.2 dB噪聲，不僅可以降低噪聲，同時(shí)也可以降低功耗[43]；趙婷，趙忖等通過(guò)對(duì)傾斜蝸舌離心風(fēng)機(jī)的試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)隨著蝸舌傾角的增加，風(fēng)機(jī)的噪聲平均可降低約4.2 dB，在高效點(diǎn)處，可降低噪聲約5 dB[44]，傾斜蝸舌結(jié)構(gòu)如圖2所示。任剛，楊子善等將傾斜蝸舌前向離心風(fēng)機(jī)配置簡(jiǎn)易消聲器，在傾斜蝸舌降噪后用消聲器進(jìn)一步降噪[45]；泰國(guó)良等對(duì)多翼離心通風(fēng)機(jī)傾斜蝸舌降噪進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也說(shuō)明了傾斜蝸舌的降噪作用，因?yàn)閮A斜蝸舌的設(shè)計(jì)并沒(méi)有增加設(shè)計(jì)難度，所以通常在設(shè)計(jì)中應(yīng)用較多[46]。

圖2 傾斜蝸舌示意圖[44]

階梯蝸舌將單蝸舌結(jié)構(gòu)改成兩個(gè)蝸舌結(jié)構(gòu)，形成高低階梯狀，以減輕氣流對(duì)蝸舌的沖擊。李棟，顧建明在提出階梯蝸舌蝸概念后進(jìn)行的降噪分析中表明，此種蝸舌結(jié)構(gòu)可以降噪3 dB[47]。圖3為階梯蝸舌示意圖。

圖3 階梯蝸舌示意圖

內(nèi)凹式蝸舌結(jié)構(gòu)也具有降噪效果，它包括內(nèi)凹弧形蝸舌和內(nèi)凹槽形蝸舌，在對(duì)這兩種內(nèi)凹式蝸舌結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究后，內(nèi)凹弧形蝸舌結(jié)構(gòu)的多翼離心風(fēng)機(jī)噪聲與傳統(tǒng)蝸舌的多翼離心風(fēng)機(jī)相比降低了1.4 dB；內(nèi)凹槽形蝸舌結(jié)構(gòu)的多翼離心風(fēng)機(jī)噪聲與傳統(tǒng)蝸舌的多翼離心風(fēng)機(jī)相比降低了1.7 dB[48]。圖4為內(nèi)凹弧形蝸舌示意圖，圖5為內(nèi)凹槽形蝸舌示意圖。

2.3 蝸殼處產(chǎn)生的噪聲

此外，蝸殼的形狀及安裝位置也對(duì)吸油煙機(jī)的氣動(dòng)噪聲有一定影響。蒲曉敏，王軍，肖千豪等對(duì)蝸殼與葉輪相對(duì)位置進(jìn)行研究，結(jié)果表明當(dāng)葉輪出口寬度和蝸殼總寬度的相對(duì)值為0.81時(shí)，其氣動(dòng)性能最佳，噪聲下降0.75 dB[49]；周水清，王曼，李哲宇等對(duì)多翼離心風(fēng)機(jī)蝸殼改型進(jìn)行分析后得出蝸殼張開度擴(kuò)大能夠抑制流動(dòng)分離，風(fēng)機(jī)噪聲降低了2.5 dB[50]?？梢?jiàn)，蝸殼的形狀對(duì)內(nèi)部流動(dòng)的影響很大[51-54]。同樣，蝸殼的安裝位置也對(duì)氣動(dòng)噪聲有影響，比如改變風(fēng)機(jī)、葉輪中心與蝸殼中心相對(duì)位置可以改變氣動(dòng)噪聲情況[55]，實(shí)驗(yàn)證明調(diào)整二者的相對(duì)位置可以降低噪聲[56]。

圖4 內(nèi)凹弧形蝸舌示意圖

圖5 內(nèi)凹槽形蝸舌示意圖

2.4 集流器處產(chǎn)生的噪聲

集流器是多翼離心風(fēng)機(jī)的進(jìn)口導(dǎo)流裝置，集流器的應(yīng)用可以有效改善風(fēng)機(jī)出口流動(dòng)狀態(tài)[57]。集流器的形狀、軸向高度、進(jìn)口傾斜角度對(duì)葉輪氣流的利用率、蝸殼出口側(cè)集流器背部的漩渦都有影響[58-60]，同時(shí)，集流器也對(duì)離心風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能有較大的影響[61,62]。所以集流器的安裝位置，集流器的尺寸形狀等不僅會(huì)影響風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能，而且也會(huì)進(jìn)一步的影響吸油煙機(jī)的噪聲。

2.5 箱體設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的氣動(dòng)噪聲

當(dāng)油煙進(jìn)入箱體之后，由于受到各導(dǎo)流面的約束，會(huì)在風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓帶動(dòng)下進(jìn)入煙機(jī)風(fēng)機(jī)蝸殼[63]。煙氣被吸入腔體內(nèi)形成渦流，這種渦流在箱體內(nèi)回轉(zhuǎn)，無(wú)法排出，通常的解決辦法是通過(guò)CFD計(jì)算改進(jìn)箱體結(jié)構(gòu)。

2.6 排風(fēng)管對(duì)油煙機(jī)輻射噪聲的影響

雖然油煙機(jī)的噪聲在出廠的時(shí)候已經(jīng)由廠家進(jìn)行測(cè)定并標(biāo)明，但是在實(shí)際的安裝過(guò)程中，由于排風(fēng)管的安裝不當(dāng)或者其他因素，往往會(huì)出現(xiàn)油煙機(jī)的輻射噪聲級(jí)增大，同時(shí)有可能會(huì)產(chǎn)生異音，因而受到很多用戶的反映和投訴。安裝排風(fēng)管后對(duì)油煙機(jī)的噪聲有影響[64]。根據(jù)黃偉稀，侯宏，諸永定等在排風(fēng)管對(duì)油煙機(jī)輻射噪聲的影響中的研究結(jié)果可知安裝排風(fēng)管后對(duì)油煙機(jī)的噪聲影響。如表1所示，安裝排風(fēng)管后2號(hào)油煙機(jī)轉(zhuǎn)速增大了37.5%，測(cè)點(diǎn)1處聲壓級(jí)增大3.3 dB；而1號(hào)油煙機(jī)轉(zhuǎn)速增大了11.8%，聲壓級(jí)減小1.2 dB。

表1 安裝排風(fēng)管前后油煙機(jī)轉(zhuǎn)速與聲壓級(jí)的對(duì)比[64]

3 氣動(dòng)噪聲仿真分析方法

氣動(dòng)噪聲的分析方法通常是借助于CFD仿真，仿真結(jié)果的精確性不僅與仿真邊界條件參數(shù)的確定有關(guān)，還與物理模型的選擇、仿真結(jié)果的判定、實(shí)驗(yàn)的對(duì)標(biāo)情況有關(guān)。通過(guò)仿真可以判斷噪聲產(chǎn)生的位置、大小，仿真流程如圖6所示。

圖6 仿真開發(fā)流程圖

3.1 數(shù)值計(jì)算方法理論基礎(chǔ)

CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）是將時(shí)間域及空間域上連續(xù)的物理量的場(chǎng)，用有限個(gè)離散點(diǎn)的變量值集合來(lái)代替從而求解方程組獲得場(chǎng)變量的近似值。在CFD軟件中計(jì)算噪聲分為三個(gè)步驟：第一步計(jì)算定常流場(chǎng)，第二步計(jì)算非定常流場(chǎng)，第三步進(jìn)行聲場(chǎng)計(jì)算。計(jì)算結(jié)果通過(guò)監(jiān)測(cè)入口出口質(zhì)量流量，或者壓力溫度等參數(shù)進(jìn)行判斷，殘差曲線需要下降到10-3，對(duì)于基于壓力的求解能量曲線需要下降到10-6。

定常流場(chǎng)的計(jì)算通過(guò)設(shè)置相應(yīng)的物理模型和參數(shù)進(jìn)行?？刂品匠滩捎肦eynolds時(shí)均Navier-Stokes方程，湍流計(jì)算采用Realizable k-epsilon雙方程模型和Scalable Wall Function近壁面控制方程，壓力速度耦合采用SIMPLE算法，壓力離散格式采用PRESTO格式，動(dòng)量方程、能量方程和湍流耗散方程均采用二階迎風(fēng)格式，旋轉(zhuǎn)區(qū)采用多參考系模型，動(dòng)、靜區(qū)交界面為Interface邊界條件[65,66]。

由于吸油煙機(jī)的流速較低（Ma＜1），所以計(jì)算的時(shí)候忽略流體的壓縮性。采用MRF方法來(lái)模擬多翼離心風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)，湍流計(jì)算采用Realizable k-epsilon模型[67]，SIMPLE（Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations）算法自1972年由S. V. Patankar和D. B. Spalding提出，是一種主要求解不可壓流場(chǎng)的方法，它是采用“猜測(cè)-修正”的過(guò)程，在交錯(cuò)網(wǎng)格的基礎(chǔ)上來(lái)計(jì)算壓力場(chǎng)，從而求解N-S方程[68]。

二階迎風(fēng)格式通過(guò)上游單元節(jié)點(diǎn)的物理量確定控制體積截面的物理量，二階迎風(fēng)格式不僅需要用到上游最近一個(gè)節(jié)點(diǎn)的值，還需要用到另一個(gè)上游節(jié)點(diǎn)的值[69]。對(duì)于四面體網(wǎng)格，因?yàn)榱鲃?dòng)不會(huì)和網(wǎng)格成一條線，此時(shí)需要使用二階離散來(lái)獲得更高精度的結(jié)果，雖然一階離散一般會(huì)比二階離散收斂的好，但是精度略差。一階離散用在與網(wǎng)格成一條線的簡(jiǎn)單流動(dòng)，數(shù)值耗散低，通常用一階離散代替二階離散而不損失精度。

根據(jù)第一步完成的定常計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行第二步非定常計(jì)算，旋轉(zhuǎn)區(qū)域采用滑移網(wǎng)格進(jìn)行，時(shí)間項(xiàng)采用二階隱式格式，時(shí)間步長(zhǎng)用下式確定[70]：

其中，K為每一時(shí)間步內(nèi)設(shè)定的最大迭代步數(shù)；n為葉輪轉(zhuǎn)速，單位為rpm；Z為葉片數(shù)。

第三步進(jìn)行聲場(chǎng)的計(jì)算，聲場(chǎng)的計(jì)算是根據(jù)經(jīng)典的FW-H方程進(jìn)行，它是氣動(dòng)聲學(xué)的理論基礎(chǔ)之一[71]。

單極項(xiàng)如下：

偶極項(xiàng)如下：

四極項(xiàng)如下：

式中：

ui——i方向上的流體速度分量；

un——與表面垂直的流體速度分量；

νi——i方向上的表面速度分量；

νn——與表面垂直的表面速度分量；

ni——表面法向矢量；

σij——粘性應(yīng)力張量；

ρ0——遠(yuǎn)場(chǎng)密度；

Pij——壓縮應(yīng)力張量；

Tij——Lighthill應(yīng)力張量；

下標(biāo)ret——表示阻礙時(shí)間，即發(fā)射的時(shí)間。

方程（3）（4）（5）右側(cè)分別代表的是單極子源、偶極子源和四極子源。本文對(duì)于多翼離心風(fēng)機(jī)的數(shù)值計(jì)算，四極子源忽略不計(jì)。

隨著計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備的發(fā)展以及軟件技術(shù)的突破，上述計(jì)算過(guò)程可通過(guò)商用有限元軟件進(jìn)行，目前主流的軟件比如ANSYS公司的Fluent以及西門子公司的Star CCM+都可以完成。

3.2 實(shí)驗(yàn)方法

通過(guò)上述方法預(yù)測(cè)的結(jié)果普遍存在結(jié)果的精度問(wèn)題，通常的解決方法是：首先用一個(gè)量產(chǎn)的機(jī)型做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)按照GB/T 17713-2011《外排式吸油煙機(jī)氣動(dòng)性能試驗(yàn)測(cè)試方法》和GB/T 17713-2011《吸油煙機(jī)噪聲試驗(yàn)測(cè)試方法》的規(guī)定進(jìn)行。為實(shí)驗(yàn)對(duì)象測(cè)出產(chǎn)品的噪聲，而后將三維模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，通過(guò)進(jìn)行仿真分析得出一個(gè)初始的結(jié)果。初步判斷結(jié)果后，再對(duì)仿真的參數(shù)進(jìn)行修改，直到滿足企業(yè)內(nèi)部的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)要求為準(zhǔn)。而后續(xù)的新產(chǎn)品開發(fā)，就會(huì)用這組參數(shù)進(jìn)行分析，得出的結(jié)果通過(guò)已有的誤差估計(jì)判斷真實(shí)的噪聲問(wèn)題，從而改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)值的測(cè)量至少要選擇三個(gè)以上的樣機(jī)進(jìn)行測(cè)定，從而避免個(gè)體差異導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)值偏差。以上流程參見(jiàn)圖7所示流程圖。

圖7 仿真產(chǎn)品開發(fā)流程圖

通過(guò)上述仿真計(jì)算的結(jié)果精度較高，誤差一般在5%以內(nèi)，可以滿足工程應(yīng)用的要求。表2列出了風(fēng)機(jī)的噪聲計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比[65]。

表2 風(fēng)機(jī)仿真噪聲結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

4 結(jié)論

本文從吸油煙機(jī)的氣動(dòng)噪聲產(chǎn)生原理出發(fā)，介紹了氣動(dòng)噪聲的產(chǎn)生原因，降低氣動(dòng)噪聲的途徑。

吸油煙機(jī)的噪聲產(chǎn)生原因很多，需要系統(tǒng)的多學(xué)科協(xié)同工作才能解決。目前對(duì)吸油煙機(jī)的氣動(dòng)噪聲優(yōu)化多集中于多翼離心風(fēng)機(jī)部分，包括葉形、蝸舌、蝸殼等，本文分別從以上幾點(diǎn)出發(fā)，闡述了目前主流的解決辦法。

吸油煙機(jī)的噪聲產(chǎn)生原因復(fù)雜且具有疊加性。不僅需要從電機(jī)的選型入手，而且也需要協(xié)同每個(gè)零件的材料、固有頻率以及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振型進(jìn)行研究；不僅要考慮結(jié)構(gòu)共振，還要考慮風(fēng)機(jī)工作過(guò)程中的氣動(dòng)噪聲，蝸殼的設(shè)計(jì)是否合理，葉片的選型是否科學(xué)等。作為研發(fā)人員，應(yīng)盡量從噪聲源頭減少噪聲的產(chǎn)生，并合理的通過(guò)隔振技術(shù)、減震技術(shù)、吸聲、消聲等傳統(tǒng)手段在噪聲的傳播路徑上進(jìn)行降噪，確保最大限度地減輕吸油煙機(jī)向外輻射噪聲，以用戶的健康為前提，提高產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。