压缩机低频噪音控制

摘要：本文主要介绍滚动转子式压缩机内部常见的空腔共鸣音的确定及控制。通过声源定位等各种方法，确定了压缩机
630Hz 频段空腔共鸣音的存在。并结合空腔模态的计算机仿真模拟，准确的确定了该频段空腔模态的形式。通过优化消音器的设计使该频段噪音的有了一个明显的下降。
关键词：空腔模态、噪音控制、仿真计算

1 引言

滚动转子式压缩机广泛应用于房间空调器之中，其低频噪音如果存在一个明显单频噪音的时候，会让人感到非常的不适。图1 为一台未经优化的压缩机噪音频谱，可以明显可以看出630Hz 的噪音声压级明显高于其附近500Hz 和800Hz 频段6dB 左右。由于低频噪音的穿透性很强，使用一般的隔声措施很难将其抑制。因此，需要在压缩机内部抑制其产生。

图1 压缩机噪音频谱

2 声源的特性分析

声强测试是常用的声源定位方法，测量时将压缩机壳体划分成等面积区域，在每个区域中测量一声强，然后用插值的方法画出整个压缩机壳体表面各个区域的声强，并通过积分的方法得到表面声辐射功率。图2 为630Hz 频段声强测试结果。测试显示该频段噪音主要来自壳体本身的辐射，且声辐射最强烈的位置恰好为压缩机内部有较大内部空腔的地方，辐射噪音峰值区域成对称分布，形态带有明显模态特征。而通常认为在1500Hz 以下不存在壳体变形模态，气体喷注噪音则通常被认为是一种宽频带噪音，不会产生单频带的峰值，因此认为该噪音是由压缩机内部空间引起的空间共鸣音。

3 仿真计算

为了明确该频段噪音偏高这一物理现象的本质，我们进行了仿真计算。

对于小振幅理想介质波动方程：

在封闭空间之中，需要加入边界条件，声场的方程变换为：

这是一个广义的特征值问题，求解该问题就可以得出封闭空间得声学模态，即它的固有频率ω 和振型{p}。

经过 Sysnosie 软件仿真计算的出的结果得出在598Hz 频率点上存在一阶偶极子模态，计算的结果如图3 所示，蓝色的区域为节线所在的位置，红色部分为波腹区域。这一阶模态的振型与图2 所示的声强测试结果非常的吻合，仿真计算波腹区域正好为声强测试中噪音幅值最大的地方。

综合上述测试的结果，可以证明了630Hz 噪音为空腔共鸣音。同时确认了该频段空腔共鸣音在压缩机内部产生的原因为空腔偶极子模态共振。

图 3 空腔模态仿真计算结果

4 结论

空腔共鸣音在转子式压缩机中一种非常普遍的现象，如果不加以抑制，会在部分频段产生强烈的共振现象导致峰值的产生。结合声源特性分析和仿真计算的结果，确定了本文所提到的630Hz 噪音峰值为空腔偶极子模态共振放大的结果。通过优化排气消音器的手段，使得630Hz 噪音下降了近4dB，降噪效果显著，参见图4。

图4 改善前后噪声对比

参考文献
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