Шум системы охлаждения складывается из трёх независимых по природе составляющих: аэродинамической, механической и структурной. Они по-разному зависят от оборотов, по-разному звучат и требуют разных действий. Пока источник не определён, любые попытки «сделать тише» сводятся к снижению оборотов — что работает всегда, но стоит температур.
Аэродинамическая составляющая
Это шум самого воздуха: срыв потока с кромок лопастей, турбулентность в следе за крыльчаткой, взаимодействие лопасти с неподвижным препятствием.
Зависимость от оборотов здесь резко нелинейная. Расход воздуха растёт примерно пропорционально оборотам, статическое давление — примерно квадратично, а акустическая мощность — гораздо быстрее, в районе пятой степени. Практический смысл: снижение оборотов на четверть даёт потерю расхода на четверть, но падение шума в разы. Именно поэтому два вентилятора на низких оборотах почти всегда тише одного на высоких при одинаковом суммарном расходе.
Отдельно стоит тональная составляющая. Когда лопасть проходит мимо неподвижного препятствия — спицы рамки, решётки корпуса, рёбер радиатора — возникает периодическое возмущение с частотой, равной произведению оборотов на число лопастей. Ухо воспринимает это как отчётливый гул или свист на определённой ноте, и такой звук раздражает сильнее широкополосного шипения той же громкости.
Отсюда следует несколько практических вещей. Штампованная решётка с мелкой перфорацией перед вентилятором — заметный источник тонального шума. Пылевой фильтр с забитой ячейкой не только режет расход, но и меняет характер звука: вентилятор начинает работать в области высокого сопротивления, где срывы потока с лопастей происходят чаще. Расстояние между вентилятором и препятствием в несколько миллиметров ощутимо снижает тональность — этим объясняется эффект тонких проставочных рамок.
Механическая составляющая
Это шум подшипника. Он почти не зависит от оборотов по громкости, но полностью определяет характер звука на низких оборотах, когда аэродинамика ещё молчит.
Простая втулка скольжения тише всего в новом состоянии, но чувствительна к ориентации оси: при горизонтальном вале смазка стекает вниз, износ идёт неравномерно, и через некоторое время появляется характерное потрескивание. В корпусных позициях, где ось вентилятора горизонтальна, ресурс такой конструкции заметно ниже, чем в позиции на радиаторе, где ось вертикальна.
Втулка с винтовой нарезкой на внутренней поверхности удерживает смазку лучше и к ориентации нечувствительна. Гидродинамический подшипник, где вал всплывает на масляном клине, тише всех при работе, но требует минимальных оборотов для формирования клина — на очень низкой скорости он частично работает как обычная втулка.
Шариковый подшипник даёт заметный ровный шелест, который слышен даже на низких оборотах, зато он устойчив к температуре и к любой ориентации. В серверных корпусах и в блоках питания это стандарт именно поэтому — там приоритет у ресурса, а не у тишины.
Признак деградации подшипника один и тот же независимо от типа: шум появляется не сразу после старта, а через несколько минут работы, когда смазка прогревается, либо, наоборот, только на холодную. Изменение звука при смене положения корпуса — тоже указание на механику.
Структурная составляющая
Крыльчатка никогда не сбалансирована идеально. Остаточный дисбаланс создаёт вибрацию, которая через рамку и винты уходит в корпусную панель. Панель площадью в несколько сотен квадратных сантиметров — эффективный излучатель, и она превращает вибрацию в слышимый звук куда лучше, чем сама рамка вентилятора.
Резонанс возникает, когда частота вращения совпадает с собственной частотой панели или закреплённого на ней элемента. Проявляется он узко: на определённых оборотах появляется гудение, а при отклонении на пару сотен оборотов в любую сторону исчезает. Это надёжный диагностический признак — ни аэродинамика, ни подшипник так себя не ведут.
Типичные резонаторы: боковая крышка на защёлках, стеклянная панель на резиновых втулках, незакреплённая заглушка слота расширения, корзина накопителей с одним пустым посадочным местом, кабель, прижатый крышкой к панели.
Лечится это развязкой: мягкие крепления вместо винтов, силиконовые шайбы, дополнительная точка фиксации панели. Иногда достаточно исключить проблемный диапазон из кривой оборотов, сделав переход через него ступенькой.
Как локализовать источник
Порядок простой. Сначала остановить все вентиляторы поочерёдно, придерживая крыльчатку — если шум исчезает при остановке конкретного вентилятора, дальше работаем с ним. Затем снять боковую крышку: пропал звук — структурная составляющая, остался и стал громче — аэродинамика или подшипник. Затем изменить обороты плавно: резкое появление и исчезновение на узком диапазоне указывает на резонанс, монотонный рост — на аэродинамику, независимость от оборотов — на подшипник.
Только после этого имеет смысл менять комплектующие. Подбор компонентов под требования по акустике разобран в разделе охлаждение, а влияние конструкции панелей на звук — в разделе корпуса.
