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摘 要：随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，高层建筑和超高层建筑在我国的城市已经非常普遍，城市的发展使得建筑业对运行速度在5m/s以上高速电梯的需求也迅速增加。因此高速电梯的研究和发展也就越来越具有现实意义。
关键词：高速电梯；气动；振动；分析研究
最近几来，我国各地掀起了一股建设摩天大楼的浪潮，这就导致了对高速电梯的需求量越来越大，同时，人们对电梯的安全和电梯内环境的要求也随之提高，而噪声水平是决定高速电梯品质的重要因素.当电梯达到某一速度时，井道气流产生的气动噪声成为轿厢内部环境噪声的主要来源.
一、国内高速电梯技术的发展
我国目前已经拥有外资，合资企业和自主品牌的电梯制造企业400多家，配件厂更是达到了上千家，虽然我国国内的电梯行业起步不早，但是随着改革开放，我国国内的电梯行业得到了迅猛的发展，现在已经成为了世界电梯的制造大国，但是，我国拥有自主知识产权的电梯品牌的运行质量并没有得到提高，我国国内的电梯行业的整体技术水平和国外的技术水平仍然有着比较大的差距，主要体现在：
1、在电梯的使用上，我国对高速电梯和超高速的电梯的需求目前还只能依靠进口来满足，国内大部分的高层和超高层的建筑都选用了原装进口的超高速电梯；
2、在电梯的性能上，国外的电梯公司已经研制出最高速度可达
18M/S的超高速电梯，而我国国内的电梯企业开发的电梯最高速度只有7M/S；
3、 在电力的驱动上，国外的电梯企业早已经掌握了永磁同步和
能量反馈等关键的技术，从而在运行的舒适性和节能等性能方面，国外的高速电梯还都比国内的高速优越。
所以，在高速电梯的技术方面，我国国内和国外存在着很大的差距，努力改善和提高我国国内电梯技术水平已经刻不容缓。
二、高速电梯噪声的分析研究
1、高速电梯的噪声主要来源有两个：第一，是由电梯与导轨之间的碰撞所产生的机械噪声，电梯的机械噪声主要是振动所引起的，这种振动以弹性波的形式在空气和固体介质中进行传播，前者称之为气体噪声，后者称之为固体噪声，即经常说的振动噪声；第二，是由调整非稳态气流所引起的气动噪声，当电梯在狭长井道内高速运行的时候，轿箱前端的气体瞬间被急剧压缩，轿厢与井道壁之间的气体流动面积将迅速减少，被压缩的气体与轿厢相互作用而产生气动噪声。
2、高速电梯的噪声状况直接反映了电梯的运行质量，是评定电梯乘坐舒适性的重要指标之一。在普通电梯噪声的研究中，国内外的学者主要是针对电梯噪声影响因素进行定性的分析，更多的关注是电梯运动部件之间的机械碰撞及振动所产生的机械噪声，而不考虑气动噪声，随着高速电梯气动噪声问题的出现，国内外学者开始对电梯气动噪声进行了一定程的深入研究：
（1）通过计算机仿真和对有关数据的分析表明，电梯高速运行的
时候，轿厢表面的气体流动产生强大的气动噪声，且该噪声比机械噪声大很多，因此，振动与气动噪声将成为必须考虑和解决的问题。
（2）建立电梯通道内的的绕流场数学模型，并通过计算流体力的
方法分析了井道内气压的变化对电梯轿厢内噪音的影响。
（3）通过电梯速度的提高会千万轿厢内气压的剧烈变化，给乘客
带来耳鸣以及耳痛的感觉；同时，电梯的振动尤其是水平振动将随着电梯运行速度的提高而加剧。对于高速电梯，水平振动将成为影响电梯乘坐舒适性的重要因素之一。
3、解决气动噪声的方法
随着电梯速度的提高，电梯井道内空气流动性将增加，电梯各运动器件以及曳引轮之间的振动和摩擦也将加剧，造成电梯轿厢内的噪声明显增大，为此，国内外学者对电梯噪声控制做了一定程度的深入研究，通过分析轿厢内气动噪声产生的原因，提出了解决气动噪声的方法：
（1）從空气动力学的角度研究高速电梯的气动外形结构，并通过优化外形结构来达到了降低振动和噪声的目的。
（2）采用FXLMS的算法获取了电梯控制中复杂的实时传递函数并进行了主动噪声的控制，从而降低了轿厢内的气动噪声，并表出了良好的鲁棒性。
（3）根据电梯结构建立电梯系统的分析模型，并用Matlab分析了电梯系统模型的时域我和频率我，同时用有限元的方法对轿厢和轿架进行了模态分析，并对振动噪声问题进行了探讨。为了研究电梯的噪声源，采用了FLUENT软件模拟计算了电梯的流场，同时采用ACTRAN软件将CFD基本量转化为声源，并将声源用积分法插入声学网格。最后，研究结果表明电梯的噪声源主要分布在轿厢附近，也就是气动噪声是电梯的主要噪声来源。
4、电梯气动力学研究现状
国内外对电梯气动力学研究方法主要有两种，一种是通过搭建试验进行模拟实验，另一种是数值模拟的方法。在电梯气动力学研究中，影响电梯轿厢气动的因素往往不止一个，而且各个因素之间不是单独对气特性进行影响的，目前研究对电梯气动力学研究比较少，且大部分只是单独考虑某个因素的影响，不能对电梯整个运行过程中的气动进行多个因素考虑，而电梯由于轿厢速度的急剧增加导致井道内非定常流动加剧，不可避免要考虑对重、井道壁孔和轿厢外形结构等影响。
四、电梯气动优化方法研究现状
优化是指在众多方案中寻找最优的方案，从数学的角度就是找到目标函数达到最大或者最优的条件，它在科学研究、工程技术和经济管理等诸多领域中被广泛采用。气动优化方法最早应用于飞行器的设计中，后来随着数值计算的发展被广泛应用于汽车、叶轮机、透平机械和风力发电机等领域。
目前，气动设计主要有两种方法反设计方法和最优设计方法：反设计方法是指在给定希望达到的流场分布和压力分布的情况下，反复修改几何设计参数，直到结果与预告设定一致为止。但是反设计方法要求设计人员具有相当高的设计经验才能预告给定合理的流场和压力分布，随着设计对象外形结构越来越复杂，最优设计方法逐渐开始取代反设计方法，与传统的反设计法相比较，最优化设计方法更具灵活性，它可以将设计对象的压力分布差作为设计目标，还可以将气动性能指标作为目标，通过不断修改设计几何参数，寻找最优的目标函数值。由于最优设计方法的设计目标不如反设计方法那么明确，最优设计方法对设计者的领带程度没有反设计方法那么高，而且在一定程度上最优化设计方法的效率不如反设计方法。
结束语：
电梯速度的提高，带来了一系列需要解决的技术问题。对于普通电梯，箱体的运行速度较低，因而所产生的气动阻力也相对较小，因此电梯的气动问题一向不被人重视，更没有人考虑气动力外形。近年来国外特别是日本的专家研究发现，在高速电梯运行时，气体在瞬时被急剧压缩，甚至会产生压力波。同时箱体与井道之间的缝隙处的气体，由于流动面积的突然缩小，相对于箱体的流动速度便会突然增加，因此会产生很大的气动阻力，甚至在箱体上下游处可能会出现分离和旋涡，即所谓的隧逆气动效应，这将直接影响到箱体的气动阻力和气动噪音。除了增加载荷外，对电梯运行的安全性和乘客的舒适性也会产生影响。
参考文献：
[1]王印辉.电梯减振降噪控制研究[J].噪声与振控制，2006（01）：80-83
[2]黄友，李奇.高速电梯气动/振动噪声一体化仿真分析
[3]杜小强.高速曳引电梯动态分析理论及轿厢噪声预测方法研究[D].浙江大学，2008.
[4]李奇，隋洪涛.高速电梯轿厢气动噪声影响分析[C]//2010年全国声学学术会议，哈尔滨，2010.
关键词：高速电梯；气动；振动；分析研究
最近几来，我国各地掀起了一股建设摩天大楼的浪潮，这就导致了对高速电梯的需求量越来越大，同时，人们对电梯的安全和电梯内环境的要求也随之提高，而噪声水平是决定高速电梯品质的重要因素.当电梯达到某一速度时，井道气流产生的气动噪声成为轿厢内部环境噪声的主要来源.
一、国内高速电梯技术的发展
我国目前已经拥有外资，合资企业和自主品牌的电梯制造企业400多家，配件厂更是达到了上千家，虽然我国国内的电梯行业起步不早，但是随着改革开放，我国国内的电梯行业得到了迅猛的发展，现在已经成为了世界电梯的制造大国，但是，我国拥有自主知识产权的电梯品牌的运行质量并没有得到提高，我国国内的电梯行业的整体技术水平和国外的技术水平仍然有着比较大的差距，主要体现在：
1、在电梯的使用上，我国对高速电梯和超高速的电梯的需求目前还只能依靠进口来满足，国内大部分的高层和超高层的建筑都选用了原装进口的超高速电梯；
2、在电梯的性能上，国外的电梯公司已经研制出最高速度可达
18M/S的超高速电梯，而我国国内的电梯企业开发的电梯最高速度只有7M/S；
3、 在电力的驱动上，国外的电梯企业早已经掌握了永磁同步和
能量反馈等关键的技术，从而在运行的舒适性和节能等性能方面，国外的高速电梯还都比国内的高速优越。
所以，在高速电梯的技术方面，我国国内和国外存在着很大的差距，努力改善和提高我国国内电梯技术水平已经刻不容缓。
二、高速电梯噪声的分析研究
1、高速电梯的噪声主要来源有两个：第一，是由电梯与导轨之间的碰撞所产生的机械噪声，电梯的机械噪声主要是振动所引起的，这种振动以弹性波的形式在空气和固体介质中进行传播，前者称之为气体噪声，后者称之为固体噪声，即经常说的振动噪声；第二，是由调整非稳态气流所引起的气动噪声，当电梯在狭长井道内高速运行的时候，轿箱前端的气体瞬间被急剧压缩，轿厢与井道壁之间的气体流动面积将迅速减少，被压缩的气体与轿厢相互作用而产生气动噪声。
2、高速电梯的噪声状况直接反映了电梯的运行质量，是评定电梯乘坐舒适性的重要指标之一。在普通电梯噪声的研究中，国内外的学者主要是针对电梯噪声影响因素进行定性的分析，更多的关注是电梯运动部件之间的机械碰撞及振动所产生的机械噪声，而不考虑气动噪声，随着高速电梯气动噪声问题的出现，国内外学者开始对电梯气动噪声进行了一定程的深入研究：
（1）通过计算机仿真和对有关数据的分析表明，电梯高速运行的
时候，轿厢表面的气体流动产生强大的气动噪声，且该噪声比机械噪声大很多，因此，振动与气动噪声将成为必须考虑和解决的问题。
（2）建立电梯通道内的的绕流场数学模型，并通过计算流体力的
方法分析了井道内气压的变化对电梯轿厢内噪音的影响。
（3）通过电梯速度的提高会千万轿厢内气压的剧烈变化，给乘客
带来耳鸣以及耳痛的感觉；同时，电梯的振动尤其是水平振动将随着电梯运行速度的提高而加剧。对于高速电梯，水平振动将成为影响电梯乘坐舒适性的重要因素之一。
3、解决气动噪声的方法
随着电梯速度的提高，电梯井道内空气流动性将增加，电梯各运动器件以及曳引轮之间的振动和摩擦也将加剧，造成电梯轿厢内的噪声明显增大，为此，国内外学者对电梯噪声控制做了一定程度的深入研究，通过分析轿厢内气动噪声产生的原因，提出了解决气动噪声的方法：
（1）從空气动力学的角度研究高速电梯的气动外形结构，并通过优化外形结构来达到了降低振动和噪声的目的。
（2）采用FXLMS的算法获取了电梯控制中复杂的实时传递函数并进行了主动噪声的控制，从而降低了轿厢内的气动噪声，并表出了良好的鲁棒性。
（3）根据电梯结构建立电梯系统的分析模型，并用Matlab分析了电梯系统模型的时域我和频率我，同时用有限元的方法对轿厢和轿架进行了模态分析，并对振动噪声问题进行了探讨。为了研究电梯的噪声源，采用了FLUENT软件模拟计算了电梯的流场，同时采用ACTRAN软件将CFD基本量转化为声源，并将声源用积分法插入声学网格。最后，研究结果表明电梯的噪声源主要分布在轿厢附近，也就是气动噪声是电梯的主要噪声来源。
4、电梯气动力学研究现状
国内外对电梯气动力学研究方法主要有两种，一种是通过搭建试验进行模拟实验，另一种是数值模拟的方法。在电梯气动力学研究中，影响电梯轿厢气动的因素往往不止一个，而且各个因素之间不是单独对气特性进行影响的，目前研究对电梯气动力学研究比较少，且大部分只是单独考虑某个因素的影响，不能对电梯整个运行过程中的气动进行多个因素考虑，而电梯由于轿厢速度的急剧增加导致井道内非定常流动加剧，不可避免要考虑对重、井道壁孔和轿厢外形结构等影响。
四、电梯气动优化方法研究现状
优化是指在众多方案中寻找最优的方案，从数学的角度就是找到目标函数达到最大或者最优的条件，它在科学研究、工程技术和经济管理等诸多领域中被广泛采用。气动优化方法最早应用于飞行器的设计中，后来随着数值计算的发展被广泛应用于汽车、叶轮机、透平机械和风力发电机等领域。
目前，气动设计主要有两种方法反设计方法和最优设计方法：反设计方法是指在给定希望达到的流场分布和压力分布的情况下，反复修改几何设计参数，直到结果与预告设定一致为止。但是反设计方法要求设计人员具有相当高的设计经验才能预告给定合理的流场和压力分布，随着设计对象外形结构越来越复杂，最优设计方法逐渐开始取代反设计方法，与传统的反设计法相比较，最优化设计方法更具灵活性，它可以将设计对象的压力分布差作为设计目标，还可以将气动性能指标作为目标，通过不断修改设计几何参数，寻找最优的目标函数值。由于最优设计方法的设计目标不如反设计方法那么明确，最优设计方法对设计者的领带程度没有反设计方法那么高，而且在一定程度上最优化设计方法的效率不如反设计方法。
结束语：
电梯速度的提高，带来了一系列需要解决的技术问题。对于普通电梯，箱体的运行速度较低，因而所产生的气动阻力也相对较小，因此电梯的气动问题一向不被人重视，更没有人考虑气动力外形。近年来国外特别是日本的专家研究发现，在高速电梯运行时，气体在瞬时被急剧压缩，甚至会产生压力波。同时箱体与井道之间的缝隙处的气体，由于流动面积的突然缩小，相对于箱体的流动速度便会突然增加，因此会产生很大的气动阻力，甚至在箱体上下游处可能会出现分离和旋涡，即所谓的隧逆气动效应，这将直接影响到箱体的气动阻力和气动噪音。除了增加载荷外，对电梯运行的安全性和乘客的舒适性也会产生影响。
参考文献：
[1]王印辉.电梯减振降噪控制研究[J].噪声与振控制，2006（01）：80-83
[2]黄友，李奇.高速电梯气动/振动噪声一体化仿真分析
[3]杜小强.高速曳引电梯动态分析理论及轿厢噪声预测方法研究[D].浙江大学，2008.
[4]李奇，隋洪涛.高速电梯轿厢气动噪声影响分析[C]//2010年全国声学学术会议，哈尔滨，2010.