新制储液器噪声模态计算分析与验证

褚伟彦，黄波

（上海日立电器有限公司 上海 201206）

前言

目前空调市场竞争日益激烈，压缩机市场不断出现供过于求的情况，特别是空调与各厂家压缩机机种的前期匹配更加白日化。空调厂家在新机型与压缩机的匹配过程中，不但对压缩机结构、制冷量、储液器容积等方面提出要求，而且对噪音的峰值现象也提出了更高要求。为了及时应对竞争市场上客户对噪音问题的反映，所以设计了 3个储液器的方案进行噪声计算分析及评价，并最后确定实施方案解决问题。

1 问题调查

1.1 确定分析方法

运用Virtual.Lab Acoustics的声学仿真计算空腔模态和ANSYS Workbench仿真计算结构模态相结合的方法，来计算储液器的空腔与结构模态解决问题，最后加以试验验证效果。具体分析思路如下图1所示：

1.2 量产储液器调查

1）首先建立量产品储液器的空腔与结构模型，如下表1所示：

表1 量产品储液器的空腔与结构模型

2）量产品储液器的空腔模态进行仿真计算，计算结构如下表2所示：

表2 量产储液器空腔模态计算结果 单位Hz

3）量产品储液器的结构模态进行仿真计算，计算结构如下表3所示：

表3 量产品储液器的结构模态仿真计算结果 单位Hz

4）量产品储液器模态仿真计算汇总，如下表4所示：

表4 量产品储液器模态仿真计算对比 单位Hz

5）小结

从仿真计算结果来看，量产储液器结构模态在548.7Hz频段有一阶模态存在。与空调厂家反映的频段相吻合，推断与噪声产生的原因可能性较大。为了改变其在500Hz中心频段的模态分布，需要进行结构改善进行优化设计。

2 储液器对策方案设计

1）提出对策方案，如下表5所示：

表5 提出对策方案

2）对各个优化设计方案建立模型，如下表6所示：

表6 储液器各个方案空腔与结构模型

3 新储液器方案的计算分析

3.1 新方案的计算

1）各方案空腔模态计算，如下表7所示：

表7 各方案空腔模态计算 单位Hz

2）各方案结构模态计算，如下表8所示：

表8 各方案结构模态计算 单位Hz

3）各个方案储液器模态仿真计算汇总，如下表9所示：

表9 各个方案储液器模态仿真计算汇总 单位Hz

3.2 各方案的分析

① 除批量方案外，其它新方案在 500 Hz以下低频频段均无空腔模态出现。

② 低频段 315 Hz批量品存在一阶空腔模态，方案二和方案三都存在一阶结构模态，只有方案一没有，在这一频段方案一较好。

③ 低频段400 Hz频段处，批量方案有一阶403.0 Hz结构模态，方案一有一阶394.1 Hz结构模态，方案二和方案三在此频段模态下移至315 Hz，它们分别为351.1 Hz和320 Hz。相比之下在这一频段方案二与方案三较好，方案一与批量模态相距9Hz左右。

④ 在关注的500 Hz频段处，批量方案有一阶548.7 Hz，方案二有两阶535.1 Hz、545.1 Hz，方案三有两阶512.2 Hz、524.9 Hz。只有方案一有一阶476.0 Hz，而且距离批量品一阶548.7 Hz模态较远，相对较好。

4 定型方案验证

在全消声室中进行整机的量产储液器与方案一储液器的测试对比。如下表10所示：

表10 改善前后噪声结果对比

5 结论

①从方案一的结果来看，在1/3倍频程500 Hz频段上，噪声X方向下降7分贝，Y方向下降2.8分贝。在量产品基础上拉高筒体，使原有的一阶548.7 Hz模态变为476.0 Hz，起到了降低这一频段噪音的效果。对于方案一的改善结果，空调厂家方面已经认可。

② 从方案二来分析，它在方案一的基础上，上下筒体变为小孔内径。有两阶模态535.1Hz、545.1 Hz。没有远离批量品的一阶548.7Hz 模态。这对今后的设计上也有所借鉴，改变储液器上下筒体变为小孔内径，对储液器的结构模态几乎起不了太大的作用。

③ 从方案三来分析，它在方案二的基础上，筒体减短。有两阶模态512.2 Hz、524.9 Hz，虽然从结果上来看相比方案二较好，但是相对批量品模态较近不如方案一的结果，所以不是最优先方案。但是这种组合消音方案在今后的设计上可以尝试使用。

[1] 王佐民，噪声与振动测量，科技出版社.

[2] 陈克安、曾向阳、李海英，声学测量，科技出版社.

[3] 李增刚、詹福良，《声学仿真计算高级应用实例》，国防工业出版社.

[4] 詹福良、徐俊伟，《声学仿真计算从入门到精通》，西北工业大学出版社.

[5] 周新祥，噪声控制及应用实例，海军出版社.