Page 169 - 《应用声学）》2023年第5期

第 42 卷 第 5 期 代元军等： 尾缘结构变化对空调外机轴流风叶声场的影响 1061

structure airfoil inch by inch move away from the rotation center with the increase of band, among which the
sound source locations of the four airfoils in frequency band I in frequency band I, the sound source locations
of the four types of the airfoil are located near the hub and the root, and in band II, III and IV, the sound
source locations of the trailing edge recessed structure airfoil are distributed near the trailing edge recessed
structure area. It provides a test reference for optimizing the Aerodynamic performance of the airfoil.
Keywords: Air conditioning outdoor unit; Axial flow airfoil; Trailing edge structure; Sound source location

综上所述，尾缘凹陷、尾缘锯齿、尾缘微孔结
0 引言
构风叶具有降噪效果。本文以三叶片空调外机轴
如今空调器得到广泛应用，而空调气动噪声问 流风叶为研究对象，对相同结构风叶进行锯齿、微
题没有完美解决，噪声问题已成为影响空调使用体 孔、凹陷设计并对比其气动声学性能，探索低速轴流
验的重要影响因素，降低气动噪声成为提高空调质 风叶尾缘结构变化引起的气动声学变化；利用 BK
量的方法之一 [1−2] 。国内外研究人员对空调室内贯 Connect系统，采集不同尾缘结构风叶声压级、指向
流风机的降噪方法展开深入研究，并取得了明显的 性声场信息，利用波束形成法采集声源位置信息，得
降噪成果，但对空调外机的降噪研究不够深入 [3−5] 。 到不同尾缘结构风叶的时间平均声压级均值、声源
空调外机产生的气动噪声主要来源于风叶尾缘涡 位置分布规律和指向性，为优化风叶气动声学特性
脱落引起的压力脉动 [6] 。尾缘锯齿、尾缘开缝、尾 提供试验参考。
缘微孔、尾缘吹气等方法都可以达到减小风叶气动
噪声的目的 [7] 。Howe [8] 从理论上讨论了尾缘锯齿 1 试验设备与方案
结构优化气动特性的可行性，但是该研究没有进行
1.1 试验对象
试验验证。黄琪琪等 [9] 研究了尾缘锯齿对通风机尾
以空调外机轴流风叶为试验对象，风叶为大展
缘噪声的影响，该研究通过实验验证了尾缘锯齿对
弦比前掠风叶，其几何结构如图 1 所示，风叶外径
通风机气动噪声具有抑制作用，但是该研究没有确
D = 40 cm，轮毂比d/D = 0.25，叶片数M = 3。
定气动噪声的产生位置，且该研究的噪声测量方法
使用平面 3 点测量噪声，没有使用空间传声器阵列
测量噪声。梁钟等 [10] 设计了两种尾缘凹陷结构，研
究了尾缘凹陷结构对空调外机内流特性的影响，结
果表明尾缘凹陷结构有利于改善叶片尾缘的压力
分布，减弱尾迹紊乱，但是该研究没有探究尾缘凹 d D
陷对噪声的影响。马列等 [11] 发现低雷诺数下的尾
缘凹陷结构同样具有降噪效果，全压随缺口尺寸增
加而降低，但是该研究仅关注了高转速下的噪声与
全压，而且研究对象不是常规三叶片空调外机风叶。 图 1 空调外机轴流风叶
Howe [12] 对穿孔表面流体脉动进行理论分析，在理 Fig. 1 Axial flow airfoil of air conditioner external unit
论上证明了多孔尾缘降噪的可行性。Geyer 等 [13]
通过试验测量，证明多孔渗透叶片渗透性表面可以 对空调外机轴流风叶尾缘进行凹陷设计可以
降低尾缘气动噪声，但是该研究只关注了翼型穿孔 优化风叶表面受力情况，改善内部流动，减弱尾迹，
对尾缘噪声的影响，没有考虑风叶的三维旋转效应 尾缘凹陷结构深入风叶叶片中部对叶轮内部流动
的影响。王善彬等 [14] 利用数值计算方法，研究孔型 改善效果明显。依据文献 [15] 经验，设计凹陷直径
和倾斜角对叶片气动特性的影响规律，发现穿孔叶 d 1 = 55 mm，凹陷圆心位于风叶尾缘中部。采用切
片的指向型分布图样几乎不变，噪声水平有明显变 割法在风叶尾缘生成凹陷结构，风叶尾缘凹陷结构
化，但是对声源产生位置没有进行定位。 示意图如图2所示。