Page 98 - 《应用声学》2023年第2期

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表 1 总声压级仿真测试对比 CFD 流场分析来判断噪声频谱主要频段峰值的来
Table 1 Comparison of total sound pres- 源。HVAC系统气动噪声主要是风管及出口处湍流
sure level simulation test 的分离、融合扩大和脱落消散过程中产生的压力脉
动导致 [10] ，因此通过流场的湍动能分布和压力脉动
3
风量/(m ·h −1 ) 测试值/dB(A) 仿真值/dB(A) 误差/%
分析就能将气动噪声的各频段噪声产生位置及特
410 50.4 45.7 9.3
征对应起来。以510 m /h 工况的 CFD 数值计算结
3
450 56.2 51.9 7.6
果为例，其流场湍动能分布如图6所示，其中 1∼4 位
480 61.4 57.7 6.0
置处的湍动能是风管截面积变化导致，位置 5 是出
510 65.4 63.4 3.1
风口格栅等细小结构类圆柱流动分离导致的脱落
1.3 HVAC气动噪声特征及其形成分析 涡导致，而位置 6 是送风口附近风管走向急剧突变
结合图 5 和表 1 可知，仿真和测试的气动噪声 引起的流动分离涡导致，这与文献[5]的HVAC系统
频谱和总声压级趋势吻合且精度较高，可以通过 噪声频谱特性及位置源分布试验分析结论吻合。

3 2

5

4 1
6

y
ืڤຨүᑟ/(JSkg -1 )
z
x
0 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00
图 6 后空调 HVAC 系统流场湍动能分布
Fig. 6 Distribution of turbulent kinetic energy in the flow field of rear air conditioning HVAC system

进一步通过 CFD 非定常计算的流场压力分析 其中 100∼200 Hz噪声来源于位置 6，主观听觉
上述 6 个位置的压力脉动频带和通过采集的噪声进 表现出一种 “轰轰” 声，由于该位置风管呈现大截面
行对应频带滤波回放主观评价，气动噪声的频带主 类圆柱，压力脉动作用于此，会产生类似于敲击箱
观听觉感受表现特征如图7所示。 体的低频敲鼓声；200∼500 Hz 出现的多个峰值噪
声主要是位置 1∼4 截面突变或者导流片湍流分离
60
7ೂ@510 m /h٪ܦᮠ៨
3
引起，主观听觉表现出类似于风吹过树枝干狭缝的
50 “呼呼” 声；500∼2000 Hz 的宽频噪声主要来源于 4
ܦԍጟ/dB(A) 40 个出风口格栅处，由于出风口格栅形状类似外圆柱，
30
且该结构特征尺寸 (最小格栅叶片厚度为 1 mm) 和
20
ᣅᣅܦ ֐֐ܦ ෢෢ܦ 流速范围 (最大流速高达 20 m/s) 分布较广，根据
10
฾ត ͌ᄾ [15−16]
圆柱绕流 产生的噪声公式 (3) 可知格栅处类
0
0 500 1000 1500 2000 圆柱扰流产生的噪声频率呈现宽频特征，可横跨
ᮠဋ/Hz
500∼2000 Hz 频带，主观听觉表现出一种风吹过树
图 7 气动噪声频带主观听觉特征 叶的“沙沙”声。
Fig. 7 Subjective auditory characteristics of aero- S t × V
dynamic noise band f = , (3)
D