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柴油发电机空气动力噪声产生原因

 

 

空气动力噪声:

  柴油发电机空气动力噪声是由于气体的非稳定过程,即由气体的扰动以及气体与物体的相互作用而产生的。直接向大气辐射的空气动力噪声包括:进气噪声、排气噪声、冷却风扇噪声。

  1、进气噪声:

  进气噪声是柴油机的主要空气动力噪声之一,它是由进气门的周期性开启与闭合而产生的压力起伏变化而形成的。当进气门开启时,在进气管中产生一个压力脉冲,而随着活塞的继续运动,它受到阻尼;当进气门关闭时,同样产生一个有一定持续时间的压力脉冲。于是产生了周期性的进气噪声。其噪声频率成分主要集中在200 Hz以下的低频范围。与此同时,当气流以高速流经进气门流通截面时,产生湍流脱体,导致高频噪声的产生,由于进气门通流截面是不断变化的,因此湍流噪声具有一定的频率范围,主要集中在1 000 Hz以上的高频范围。进气管空气柱的固有频率与周期性进气噪声的主要频率相一致时,空气柱的共振噪声在进气噪声中也会较为突出。

 

  对于采用涡轮增压的发动机,由于涡轮增压器的转速一般较高,因此其进气噪声明显高于非涡轮增压的发动机。涡轮增压器的噪声是由于叶片周期性地切割空气产生的旋转噪声和高速气流形成的湍流噪声而形成的,是一种连续性的高频噪声,主要分布在500~10 000 Hz的频率范围。目前我公司大部分采用涡轮增压的发动机。

  进气噪声与发动机的进气方式、进气门结构、缸径、凸轮型线等设计因素有关。对于同一台发动机来说,受转速的影响最大,转速提高一倍可导致进气噪声增加10~l5dB(A)。

    2、排气噪声:

  排气噪声是发动机噪声中最主要的声源,其噪声一般要比发动机整机噪声高出10~15dB(A)。发动机排气属高温(800~l000℃)、高压(3~4个大气压)气体。排气过程一般分为两个阶段,即自由排气阶段和强制排气阶段。发动机废气从排气门高速冲出,沿着排气歧管进入消声器,最后从尾管排入大气,在这一过程中产生了宽频带的排气噪声。

  排气噪声包含了复杂的噪声成分:以单位时间内排气次数为基频的排气噪声、管道内气柱共振噪声、排气歧管处的气流吹气噪声、废气喷注和冲击噪声、汽缸的亥姆霍兹共振噪声、卡门涡流噪声及排气系统内部的湍流噪声等。

  影响发动机排气噪声的主要因素有:汽缸压力、排气门直径、发动机排量及排气门开启特性等。对同一台发动机来说,发动机转速和负荷是影响其排气噪声的最主要因素。

  3、冷却风扇噪声:

  风扇噪声由旋转噪声和湍流噪声构成。旋转噪声是由于风扇的叶片周期性地切割空气,引起空气的压力脉动产生的,以叶片通过频率为基频,并伴有高次谐波。湍流噪声是由于风扇运动导致的周围空气发生湍流脱体,使空气发生扰动,形成气体的压缩与稀疏过程而形成的,是一个宽频带噪声。

  冷却风扇噪声受转速的影响最大,转速提高一倍可导致其声级增加10~15dB(A)。在低速时风扇噪声要比发动机噪声低很多,而在高速时,往往会成为主要的噪声源。目前我公司使用的柴油发动机转速多为1 500转/分钟,属于高转速油机。

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