西门子基于Virtual.Lab声固耦合分析的压缩机储液器降噪研究.pdf
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基于Virtual.Lab声固耦合分析的压缩机储液器降噪研究
王海军，上海海立电器有限公司
【摘要】本文针对某款转子式变频压缩机开发过程中出现的500Hz频段噪声峰值问题，在通过声源识别分析确认了噪声源为储
液器部件后，采用Virtual.Lab软件的声固耦合仿真分析方法对该储液器进行了建模分析。该分析采用单位吸气脉动源作为噪
声激励，通过声固耦合的方案计算获得储液器外部声场和声功率频谱，获得了从进气口到外部声场的传递函数，计算结果与
实际噪声问题有较高的吻合度。在此基础上，对该储液器进行了降噪设计，完成了两个方案的降噪设计和装机测试，计算结
果表明，两个方案均能有效抑制500Hz处的噪声响应峰值，但只改变空腔模态的第一个方案在抑制了500Hz噪声峰值的同时
在个别转速产生了新的400Hz噪声峰值，而同时改变结构和空腔模态的方案2表现较好，而最终试验实测结果与仿真计算结果
相一致。降噪的结果表明，Virtual.Lab声固耦合计算方法是一种有效的储液器噪声分析手段，可以同时兼顾结构和空腔模态
的影响，更加全面、直观、有效的对储液器噪声进行评价，大大提升了降噪过程的工作效率。
【关键词】转子式压缩机；储液器；噪声；Virtual.Lab声固耦合分析
1.背景
在某型号变频压缩机开发过程中，出现噪声不良问题，多个转速下噪声频谱中在500Hz频
段均有突出峰值出现，极大的影响了整体噪声值和噪声的舒适性，而且这种峰值在匹配空调
系统后，在空调系统噪声测试中更加突出，无法满足空调整机的噪声要求。图1即为该压缩机
与某型号空调进行匹配后的噪声试验结果，其1/3倍频谱中可以明显的看到500Hz处的一个突
出峰值。
图1 空调噪声不良频谱（500Hz频段峰值）
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2.噪声分析
通过声源定位分析将声源位置定位到压缩机储液器，进一步采用Virtual.Lab对储液器进
行模态分析发现该频段范围内储液器结构存在多阶的结构模态与空腔模态，其1000Hz以内的
结构和空腔模态主要频率和振型见表1。
由表中数据可知，在500Hz的频段范围内存在508Hz的空腔模态和550Hz的结构模态，这
两阶模态振型方向相同，与声源定位结果相一致，很可能两者对不良噪声的发生均有较大的
贡献。对于这种情况，单一的声学或结构分析很难获得较为全面的结果，因此可利用Virtual.La
b的声固耦合计算方法对该结构进行分析和评估。
表1：储液器结构及空腔模态
序号
1
2
3
4
5
频
率
229 Hz
397 Hz
415 Hz
550 Hz
937 Hz
结
构
模
态
振
型
频
率
215 Hz
508 Hz
645 Hz
968 Hz
声
学
模
态
振
型
典型的声固耦合计算方法共分为以下几个步骤：①为储液器创建结构3D模型并计算关注
频率范围内的结构模态；②创建储液器内部空腔3D模型并计算关注范围的空腔声学模态；③
通过Virtual.Lab调用结构模态和声学模态结果，采用声固耦合计算来获得一定的声源激励下
储液器壁面上振动值；④以上述储液器壁面振动为激励，通过声辐射计算可以获得储液器外
部声场分布、各关注点声压级以及声功率的频谱情况。
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