新制儲液器噪聲模態(tài)計算分析與驗證

褚偉彥，黃波

（上海日立電器有限公司 上海 201206）

前言

目前空調(diào)市場競爭日益激烈，壓縮機市場不斷出現(xiàn)供過于求的情況，特別是空調(diào)與各廠家壓縮機機種的前期匹配更加白日化?？照{(diào)廠家在新機型與壓縮機的匹配過程中，不但對壓縮機結(jié)構(gòu)、制冷量、儲液器容積等方面提出要求，而且對噪音的峰值現(xiàn)象也提出了更高要求。為了及時應(yīng)對競爭市場上客戶對噪音問題的反映，所以設(shè)計了 3個儲液器的方案進行噪聲計算分析及評價，并最后確定實施方案解決問題。

1 問題調(diào)查

1.1 確定分析方法

運用Virtual.Lab Acoustics的聲學(xué)仿真計算空腔模態(tài)和ANSYS Workbench仿真計算結(jié)構(gòu)模態(tài)相結(jié)合的方法，來計算儲液器的空腔與結(jié)構(gòu)模態(tài)解決問題，最后加以試驗驗證效果。具體分析思路如下圖1所示：

1.2 量產(chǎn)儲液器調(diào)查

1）首先建立量產(chǎn)品儲液器的空腔與結(jié)構(gòu)模型，如下表1所示：

表1 量產(chǎn)品儲液器的空腔與結(jié)構(gòu)模型

2）量產(chǎn)品儲液器的空腔模態(tài)進行仿真計算，計算結(jié)構(gòu)如下表2所示：

表2 量產(chǎn)儲液器空腔模態(tài)計算結(jié)果 單位Hz

3）量產(chǎn)品儲液器的結(jié)構(gòu)模態(tài)進行仿真計算，計算結(jié)構(gòu)如下表3所示：

表3 量產(chǎn)品儲液器的結(jié)構(gòu)模態(tài)仿真計算結(jié)果 單位Hz

4）量產(chǎn)品儲液器模態(tài)仿真計算匯總，如下表4所示：

表4 量產(chǎn)品儲液器模態(tài)仿真計算對比 單位Hz

5）小結(jié)

從仿真計算結(jié)果來看，量產(chǎn)儲液器結(jié)構(gòu)模態(tài)在548.7Hz頻段有一階模態(tài)存在。與空調(diào)廠家反映的頻段相吻合，推斷與噪聲產(chǎn)生的原因可能性較大。為了改變其在500Hz中心頻段的模態(tài)分布，需要進行結(jié)構(gòu)改善進行優(yōu)化設(shè)計。

2 儲液器對策方案設(shè)計

1）提出對策方案，如下表5所示：

表5 提出對策方案

2）對各個優(yōu)化設(shè)計方案建立模型，如下表6所示：

表6 儲液器各個方案空腔與結(jié)構(gòu)模型

3 新儲液器方案的計算分析

3.1 新方案的計算

1）各方案空腔模態(tài)計算，如下表7所示：

表7 各方案空腔模態(tài)計算 單位Hz

2）各方案結(jié)構(gòu)模態(tài)計算，如下表8所示：

表8 各方案結(jié)構(gòu)模態(tài)計算 單位Hz

3）各個方案儲液器模態(tài)仿真計算匯總，如下表9所示：

表9 各個方案儲液器模態(tài)仿真計算匯總 單位Hz

3.2 各方案的分析

① 除批量方案外，其它新方案在 500 Hz以下低頻頻段均無空腔模態(tài)出現(xiàn)。

② 低頻段 315 Hz批量品存在一階空腔模態(tài)，方案二和方案三都存在一階結(jié)構(gòu)模態(tài)，只有方案一沒有，在這一頻段方案一較好。

③ 低頻段400 Hz頻段處，批量方案有一階403.0 Hz結(jié)構(gòu)模態(tài)，方案一有一階394.1 Hz結(jié)構(gòu)模態(tài)，方案二和方案三在此頻段模態(tài)下移至315 Hz，它們分別為351.1 Hz和320 Hz。相比之下在這一頻段方案二與方案三較好，方案一與批量模態(tài)相距9Hz左右。

④ 在關(guān)注的500 Hz頻段處，批量方案有一階548.7 Hz，方案二有兩階535.1 Hz、545.1 Hz，方案三有兩階512.2 Hz、524.9 Hz。只有方案一有一階476.0 Hz，而且距離批量品一階548.7 Hz模態(tài)較遠，相對較好。

4 定型方案驗證

在全消聲室中進行整機的量產(chǎn)儲液器與方案一儲液器的測試對比。如下表10所示：

表10 改善前后噪聲結(jié)果對比

5 結(jié)論

①從方案一的結(jié)果來看，在1/3倍頻程500 Hz頻段上，噪聲X方向下降7分貝，Y方向下降2.8分貝。在量產(chǎn)品基礎(chǔ)上拉高筒體，使原有的一階548.7 Hz模態(tài)變?yōu)?76.0 Hz，起到了降低這一頻段噪音的效果。對于方案一的改善結(jié)果，空調(diào)廠家方面已經(jīng)認可。

② 從方案二來分析，它在方案一的基礎(chǔ)上，上下筒體變?yōu)樾】變?nèi)徑。有兩階模態(tài)535.1Hz、545.1 Hz。沒有遠離批量品的一階548.7Hz 模態(tài)。這對今后的設(shè)計上也有所借鑒，改變儲液器上下筒體變?yōu)樾】變?nèi)徑，對儲液器的結(jié)構(gòu)模態(tài)幾乎起不了太大的作用。

③ 從方案三來分析，它在方案二的基礎(chǔ)上，筒體減短。有兩階模態(tài)512.2 Hz、524.9 Hz，雖然從結(jié)果上來看相比方案二較好，但是相對批量品模態(tài)較近不如方案一的結(jié)果，所以不是最優(yōu)先方案。但是這種組合消音方案在今后的設(shè)計上可以嘗試使用。

[1] 王佐民，噪聲與振動測量，科技出版社.

[2] 陳克安、曾向陽、李海英，聲學(xué)測量，科技出版社.

[3] 李增剛、詹福良，《聲學(xué)仿真計算高級應(yīng)用實例》，國防工業(yè)出版社.

[4] 詹福良、徐俊偉，《聲學(xué)仿真計算從入門到精通》，西北工業(yè)大學(xué)出版社.

[5] 周新祥，噪聲控制及應(yīng)用實例，海軍出版社.