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汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣渦輪增壓系統(tǒng)噪聲問題的工程分析控制技術(shù)
10 葉片通過頻率噪聲
渦輪增壓器的葉片通過頻率(Blade Passing Frequency，BPF)噪聲主要是壓氣機(jī)葉輪或渦輪轉(zhuǎn)子在循環(huán)掃氣過程中誘發(fā)的周期性壓力脈動(dòng)噪音。當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪葉片經(jīng)過殼體內(nèi)流道的喉舌位置時(shí)，會對葉片出/入口和喉舌部位的流體壓力場產(chǎn)生擾動(dòng)，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)葉片后緣在蝸殼喉舌附近出現(xiàn)不穩(wěn)定的尾流和渦旋，引起劇烈的氣體壓力脈沖現(xiàn)象，激勵(lì)轉(zhuǎn)子葉片的周期性振動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生離散性的壓力脈動(dòng)噪聲問題。當(dāng)連續(xù)循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片每一次經(jīng)過喉舌部位時(shí)，都會對此位置附近的空氣流體進(jìn)行擠壓與擾動(dòng)，也就會連續(xù)地產(chǎn)生這種壓力脈動(dòng)沖擊和振動(dòng)噪聲現(xiàn)象，并沿著進(jìn)氣系統(tǒng)管路傳播或輻射。
通常，在渦輪或者壓氣機(jī)端的內(nèi)流道喉舌位置，轉(zhuǎn)子進(jìn)氣口附近流場存在著明顯的周向和軸向的不均勻性，內(nèi)流場的壓力梯度和速度梯度都較大。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片經(jīng)過喉舌部位時(shí)，轉(zhuǎn)子葉片會承受周期性的結(jié)構(gòu)應(yīng)力載荷變化和氣流擾動(dòng)激勵(lì)，在內(nèi)流場引起周期性的壓力脈動(dòng)和氣動(dòng)噪聲。這種轉(zhuǎn)子葉片與不穩(wěn)定氣流之間相互作用而產(chǎn)生的周期性氣動(dòng)噪聲問題，通常是均勻連續(xù)的，可以離散分解為若干的諧波階次分量。渦輪增壓器的葉片通過頻率噪聲可以分別來源于渦輪轉(zhuǎn)子和壓氣機(jī)葉輪，兩者的機(jī)理原理基本上是相同。
除了嚴(yán)格控制喉舌部位的間隙距離之外，常用的工程改進(jìn)方案還包括優(yōu)化設(shè)計(jì)葉片舌尖的幾何形狀，以降低內(nèi)低流道高壓端的壓力波動(dòng)；或者增加轉(zhuǎn)子葉片的數(shù)量，也能夠降低葉片高速轉(zhuǎn)動(dòng)過程的氣動(dòng)載荷激勵(lì)，降低氣壓脈動(dòng)沖擊的能量，同時(shí)使葉片通過噪聲頻率處于人耳聽閾低感知度的高頻區(qū)間。
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