Page 35 - 《应用声学》2020年第2期

第 39 卷 第 2 期 孙宗翰等： 电子器件散热风扇气动噪声管道声学模态截止控制技术 193

示。以测点 P 3 为例，噪声频谱包括离散单音噪声和
2 散热风扇噪声特性
宽频噪声。离散单音噪声峰值分别对应叶片通过频
2.1 远场噪声特性 率 (BPF)、转子频率 (Rotor frequency, RF) 以及各
阶倍频。BPF 及其倍频主要由动静干涉产生，而频
实测风扇额定转速为 8837 r/min，略低于设计
谱中的 RF 噪声主要来源于转子不平衡，RF 幅值较
值 9000 r/min，实验期间风扇转速基本稳定。不同
转速 N 下风扇远场 1 m 处7 个测点 A 声级如图 4 所 BPF 幅值小不是主要单音噪声。在额定转速下，7
¯
¯
个测点平均总声压级 L p 、离散总声压级 L pdis 和宽
示，不同测点位置处噪声A声级随转速增加而增加，
¯
噪声指向性分布显示总声压级相对于风扇转轴呈 频总声压级 L pbnd 分别为 74.9 dB(A)、73.3 dB(A)
对称分布。根据式 (7) 计算实验风扇各转速下 7 个 和 69.7 dB(A)。根据噪声对数和公式，噪声能量占
测点的 L 计权和 A 计权平均总声压级如图 4(b) 所 比可以表示为
¯ L pdis/bnd /10
示。图中，以10lg(N)作为横轴，总声压级与10lg(N) 10
η dis/bnd = , (11)
满足线性关系，线性拟合对应 L 计权和 A 计权的斜 10 ¯ L p /10
率分别为 5.92 和 6.29，均接近 6，实验结果验证了 式 (11) 计算得到离散单音噪声和宽频噪声的能量
式 (1)所描述的散热风扇的偶极源特点。 占比分别是 69.66% 和 30.34%，离散噪声是最主要
风扇不同转速下远场的噪声窄带谱如图 5 所 的气动噪声。

SPL: dB(A)
P 
78 78
74 76 ࠄᰎ஝૶(Lᝠి)
70 ጳভલՌ(Lᝠి)
P  P  74
66 ࠄᰎ஝૶(Aᝠి)
72
62 ጳভલՌ(Aᝠి)
58 70
54 68 A: y/⊲x֓⊲
50 66
46 0° SPL/dB
P  64 L: y/⊲x֓⊲
62
60
58
56
P  P 
54
36.5 37.0 37.5 38.0 38.5 39.0 39.5
P 
10lg(N)
8837 8169 7269 6343 5460 4560
(a) ౝگಖڏ (b) ጳভલՌ
图 4 原型风扇总声压级
Fig. 4 The total SPL of the baseline cooling fan
80 80
BPF
70 70
BPF
60 2BPF 60 2BPF
3BPF 3BPF
SPL/dB 50 RF SPL/dB 50 RF
40
40
30 30
20 20
10 10
100 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 100 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
f/Hz f/Hz
(a) 8837 r/min (b) 8169 r/min
图 5 散热风扇不同转速 P 3 测点噪声窄带谱
Fig. 5 Noise narrow band spectrum of cooling fan at P 3 at different rotational speed