噪聲是破壞環(huán)境、危及人們健康的污染源之一。通風機作為國民經(jīng)濟各部門廣泛應用的通用機械設備，具有噪聲大的特點。用于礦井通風的主扇是煤礦地面最大的噪聲源之一。因此，研究通風機的噪聲特性，對于進行噪聲控制、改善工作環(huán)境和保護工人的身心健康都有非常重要的意義。
通風機噪聲產(chǎn)生的原因：(1)空氣動力產(chǎn)生的噪聲；(2)機械振動產(chǎn)生的噪聲；(3)氣體和固體彈性系統(tǒng)互相作用產(chǎn)生的噪聲，即耦合噪聲。其中氣動噪聲和耦合噪聲產(chǎn)生的機理尤為復雜。本文將著重對氣動噪聲和耦合噪聲產(chǎn)生的機理加以分析和研究。
1 通風機內(nèi)部流動分離與噪聲
葉輪高速旋轉(zhuǎn)時，葉輪機械內(nèi)部流動分離形式是多樣的，產(chǎn)生機理是復雜的。在通風機中，葉輪入口、葉輪內(nèi)部和葉輪出口都存在氣流分離現(xiàn)象，特別是在非設計工況下，這種分離現(xiàn)象更為嚴重［1］。氣流的分離將引起渦流，這些渦流由于粘性力的作用，又會分裂成一系列小渦流，渦流的移動和破裂，使氣流發(fā)生擾動，在氣流中形成壓縮和稀疏過程，由此產(chǎn)生噪聲?，F(xiàn)在的葉輪機械常在非常復雜的設計工況或非設計工況下運行，其內(nèi)部流動十分復雜。在非設計工況下，特別是在葉輪機械的流量小于額定流量一定值時，葉輪機械內(nèi)部流動尤其是葉輪入口前的流動變化十分明顯。這時，入口處的軸面上形成一個旋回流區(qū)，旋渦的方向與軸面垂直；同時，還發(fā)現(xiàn)一個與葉輪轉(zhuǎn)動方向一致的軸向旋渦。即在旋渦區(qū)內(nèi)，流體以一定的角速度繞軸旋轉(zhuǎn)，隨著流量的進一步減小，旋回流區(qū)向吸入管上游和吸入管中心擴展，渦流內(nèi)部進入混沌狀態(tài)。
對于一個沿其軸線由穩(wěn)定發(fā)展到破裂的旋渦，實驗測量不出旋渦破裂前渦核附近區(qū)域的速度場，其原因是遠前方均勻擴散的微粒子，絕大多數(shù)流進該區(qū)域的外部。從理論上描述葉輪機械的內(nèi)部流動和旋渦的發(fā)展，可以用納維—斯托克斯方程作為控制旋渦的方程，其方程如下：
(1)
式中 p、ρ、υ——流體壓力、密度和運動粘度
納維—斯托克斯方程能否表現(xiàn)出分叉等非線性行為，讓我們首先來分析一下著名的洛倫茲(G.N.Lorenz)非線性系統(tǒng)：
(2)
式中Pr為普朗特數(shù)，b＞0，Ra=PrReRi(Ri為理查遜數(shù)，Re為雷諾數(shù))
這樣的確定性的系統(tǒng)可以有隨機的結果，也就是說，隨機的原因來自于內(nèi)部的非線性機制而不是外部。洛倫茲從理論上證明了出現(xiàn)隨機的結果是必然的。若式(2)把，，看成是相空間速度V(x，y，z)的三個分量，則速度散度為：
是穩(wěn)定系統(tǒng)。其次若方程(2)中取=Pry，=Rax，則
-PrRax=0
為單擺方程，由于Ra＞0，為處處不穩(wěn)定。總之，式(2)的整體穩(wěn)定性和處處局部不穩(wěn)定性，必然導致軌道的隨機性。
納維—斯托克斯方程由于有粘性，因而從整體上也是穩(wěn)定的。同時，又有偏離定常解v/t=0的局部不穩(wěn)定因素。再加上非線性相(V.<IMG height=15 sr -
上虞風機
