Influence of the shape of the blade tip on the emitted noise in the air-gap between the rotor and the housing of an axial fan

Abstract

The paper presents influence of the rotor blade tip shape of an axial fan on the emitted noise and on its aerodynamic characteristic. Appropriate measurements were first performed on the integral level of the same rotor with the two blade tip shapes: blade tip configuration A where the blade tip has the form of the prolonged basic blade, and configuration B with the winglet where the tip was slightly pushed towards the suction side of the blade. Moreover results of local pressure and sound pressure measurements in the area of the air gap made possible detailed analysis of the avarage pressure distribution and its time variance. The results showed strong dependence of the blade tip design on the emitted noise distribution, whereas changes of the aerodynamic characteristic with both tip designs were hardly noticed. The correlation between the emitted sound power level of the fan and the air pressure variance enabled to locate mechanism and origin of the noise generation in the zone between two consecutive rotor blades.

Zusammenfassung

Dieser Beitrag stellt den Einfluss des Ventilator-fluegel-gipfels an die abgegebene Schalleistung und aerodynamische Eigenschaft des Axialventilators vor. Um den Laermunterschied und die aerodynamischen Eigenschaften zu ermitteln, die von dem Fluegelgipfel A (Gipfel in der Form des verlaengerten Fluegels) und Fluegelgipfel B (Gipfel gebogen zur Fluegelseite mit Unterdruck) herruehren, wurden Messungen des Laerms und aerodynamischen Eigenschaften des Ventilators auf dem integralen Niveau durchgefuehrt. Die Analyse der lokaken Messungen enthaelt im Bereich der Luftspalte den Durchschnittswert von Druck und Druckabweichung, fuer das Zeitintervall, das den Uebergang von zwei aneinanderfolgenden Ventilatorfluegeln beschreibt. Durch den Vergleich von gemessenen Daten wurde festgelegt, dass der analysierte Unterschied im Fluegelgipfel wesentlich die akustischen Eigenschaften des Ventilators beeinflusst, wobei der Einfluss auf die aerodynamischen Eigenschaften vernachlaessig ist bzw. sich die Ergebnisse innerhalb der Messungsgenauigkeit befinden. Der ermittelte Unterschied ist zusaetzlich durch den Vergleich von unterschiedlichen Drucken, Druckabweichung und experimenteller Visualizierung bestaetigt. Es wurde festgestellt, dass Fluegelgipfel A einen groesseren Druckhochwert hat, wenn der Ventilatorfluegel dem Oberflaechenmikrofon vorbei geht. Beim Vergleich von Druckabweichung kann man bemerken, dass der zentrale Bereich in der Luftspalte zwischen den Ventilatorfluegeln im Falle des Fluegelgopfels A weniger stabil ist. Der Vergleich zwischen dem Durchschnittswert der Druckabweichung, gemessen im Bereich der Luftspalte, und den Messungen der abgegebenen Schallleistung auf dem integralen Niveau weist auf die Aenlichkeit zwischen den analysierten Parametern im Bezug auf den Betriebspunkt des Axialventilators. Die Korrelation zwischen der abgegebenen Schallleistung des Ventilators und der Druckabweichung ermoeglicht die Bestimmung des Ortes und der Wirkung von Laermentstehung im Bereich zwischen den Ventilatorfluegeln.