船用离心风机内部流动诱发蜗壳振动的数值研究

针对船用离心风机内部非定常流动诱发蜗壳结构振动响应,发展了一种数值计算方法,该方法首先通过风机内部非定常流场计算获得振动激励源,其次采用流固弱耦合算法实现节点的插值和载荷加载,最后基于有限元的模态叠加法得到蜗壳结构动力响应。流场压力脉动和振动计算结果和实验测试结果分别做了对比,结果吻合较好,表明本文的方法能较准确地模拟叶轮机械内部流动诱发外部壳体的振动响应。从流场和振动响应两个方面阐述了流动诱发振动的机理:基频的非定常气动力是流固耦合振动的主要激励源,基频分量在振动的频率响应函数中占据主导地位,蜗壳的最大振动响应是基频下的非定常气动力和基频振动模态共同作用的结果。     

小型高速低噪声离心风机的试验研究

运用声学传感器和频谱仪对一台小型高速低噪声离心风机进行试验研究,研究发现:风机进出口向外辐射的气动噪声为风机最主要的噪声类型,气动噪声主要是基频噪声,噪声源分别位于叶片进口处与蜗壳蜗舌处,风机进出口噪声被屏蔽后整机噪声降低约21%;风机蜗壳振动是由于风机内部非定常流动诱发蜗壳结构做振动响应,振源主要位于叶片进口处与蜗壳蜗舌处,振动频率与风机基频一致;在蜗壳中填充相等体积1.5 mm塑料球,2.3 mm塑料球,1.2 mm陶瓷球,3.0 mm陶瓷球用来降低蜗壳振动噪声,在设计工况点以3.0 mm陶瓷球效果最佳,整机噪声下降约2.8%。     

离心压缩机机壳在基频气动力激励下的振动噪声研究

研究了离心压缩机机壳在内部基频气动力激励下的振动辐射噪声。考虑机壳与轮盘、轮盖之间的间隙,采用SSTk-co湍流模型模拟了离心压缩机的整机三维非定常流场,得到蜗壳内表面的脉动压力,然后将脉动压力的基频部分加载到蜗壳上,模拟离心压缩机蜗壳在非定常气动力激励下的振动噪声。研究表明：机壳内壁面基频压力脉动主要分布在无叶扩压器靠近叶轮出口一侧;机壳主要基频振动噪声源位于蜗壳靠近出口管道一侧;该离心压缩机机壳基频振动位移幅值很小,最大振动位移仅为11．8×10^-9m,因此可以忽略机壳的基频振动对离心压缩机运行安全性的影响。     

船用离心风机流动诱发振动噪声数值研究

针对进出口连接有长管道的离心风机系统,其外部辐射噪声主要是内部非定常流动诱发蜗壳振动产生的振动噪声。基于风机振动噪声问题,给出了一种考虑振声耦合作用的流场-结构-声场单向耦合数值计算方法,并通过振动试验验证了此单向耦合数值计算方法的有效性,随后基于声辐射贡献量分析(PACA)方法定量的给出了噪声源位置。研究表明:振动噪声的基频分量占据主导地位,蜗壳表面声压主要由蜗壳表面振动速度或是振动加速度决定。噪声源分析表明,蜗壳侧板出口靠近蜗舌区域、蜗壳前、后板距离蜗舌180°附近区域是蜗壳基频振动噪声辐射的主要振动噪声源。     

风机叶片掠过频率噪声的等效激励源辨识方法

离心风机流体激励源位于风机内部,并且是分布式的激励源,可以通过计算流体力学（computational fluid dynamics,简称 CFD）分析计算激励力分布,但无法通过表面的动力响应来反求激励力,验证CFD结果的正确性。针对此问题,建立了风机叶片噪声的等效激励源辨识方法,用实验的方法获得蜗壳振动大小以及候选等效激励点到蜗壳振动测点的传递函数,测量了离心风机在额定工况下的压力脉动大小,通过多项式拟合得到了蜗壳面上的压力脉动分布,为等效源选择提供依据。通过最小误差算法优化选择等效激励源候选点,根据Tikhonov正则化算法反演得到等效激励力大小,再用测量得到的传递函数与反演得到的等效激励力计算蜗壳、机脚等位置的振动响应,来验证反演结果的等效性与准确性。主要的叶片掠过频率峰值反演结果与测量结果误差在2 dB左右,成功反演了离心风机叶片掠过频率等效激励力。     

T9-19No.4A离心风机蜗壳振动及相应噪声的计算与测量研究

对T9-19No.4A离心风机蜗壳的前几阶自振频率进行了初步的计算和试验验证，并对其在不同运行工况下的受迫振动及噪声状况进行了测量和分析。为小型前向离心风机降噪提供了参考依据。     

车用离心通风机蜗壳气动分析及噪声预测

道路清扫车主要通过风机产生的负压和高速气流实现路面垃圾的收集处理。风机的能耗、稳定工作范围、工作噪声等性能参数直接决定扫路车的性能。因此,节能和环境友好型的车载风机是目前发展的方向,作为风机关键静止部件-蜗壳对风机整机性能有较大影响,本文采用CFD软件对蜗壳进行流场分析,采用某噪声软件进行噪声模拟,通过对蜗壳几何参数对比分析及对流场的噪声分析,研究在不降低甚至提高风机气动性能的前提下,降低风机气动噪声的方法。获得了蜗壳结构参数如蜗壳宽度和蜗舌位置及大小对性能和噪声的影响规律。     

内压及壁厚对充气支撑结构模态影响的仿真分析

为研究内压及壁厚对充气支撑结构固有频率和振型的影响,对不同壁厚的充气支撑结构施加适量的内压,应用薄壳的无矩理论求解出充气支撑结构的应力,并以此应力作为结构的预应力求解多自由度系统的动力学基本方程进行模态计算,采用兰索斯法提取了结构的固有频率和振型的分析结果.结果表明:在0～5000 Pa的压力范围内,低阶频率几乎不受内压的影响,而高阶振动频率随着内压的增大而增大,内压对结构高阶频率的影响是不可忽视的;内压在影响结构固有频率的同时也改变了结构的振型;低阶频率几乎不受壁厚变化的影响;内压的存在降低了壁厚对结构高阶振动频率的影响.     

基于CFD和响应面的离心风机蜗壳的优化

离心风机作为清扫车气力系统的核心部件,对清扫效果、作业效率和噪声等车辆属性有着至关重要的作用。离心风机主要由蜗壳和叶轮构成,蜗壳主要对经过叶轮的气体进行扩压,蜗壳扩压能力的强弱直接影响风机全压的大小,进而影响清扫车气力系统的吸力等作业参数。为了研究不同蜗壳尺寸对某清扫车专用风机气动性能的影响,首先对风机蜗壳域的尺寸进行参数化处理,采用fluent流体分析软件结合DOE、响应面优化分析,以workbench为平台对离心风机整机进行数值计算,自动优化设计参数使风机气动性能在工作区域内达到最佳。结果表明,优化后风机静压提高7.3%,效率提高4.6%,叶轮流道内速度分布更加均匀,涡流区明显减少。     

试样壁厚对振动消失模铸造球墨铸铁组织的影响

采用振动消失模铸造的方法制得阶梯形球墨铸铁,利用光学显微镜对球墨铸铁中的石墨形态及基体组织进行观察,借助图像分析软件对石墨球的数量进行定量分析。通过比较分析的方法,研究了试样壁厚对球墨铸铁的石墨形态及基体组织的影响。结果表明,随着试样壁厚的增大,石墨球的个数先减少后增多,基体组织则先变得粗大,尔后变得细小,并且在壁厚为60mm的试样中石墨球数较30mm厚的试样增加了69.5%。石墨形态及基体组织的变化主要应归因于试样壁厚的增大降低了试样的冷却 速度,延长了振动对凝固组织的作用时间,增强了振动力对结晶组织的“黏性剪切”作用。     

阶梯蜗舌蜗壳的降噪分析和实验

介绍了阶梯蜗舌技术，并将其应用于一种排油烟的离心风机运用CFD软件Fluent6．0对常规蜗舌和阶梯蜗舌蜗壳进行了二维流场的数值模拟并作了对比，从而探讨了阶梯蜗舌降噪的机理。最后分别对两种蜗壳的风机进行了噪声和其他性能参数的测量。结果：表明采用阶梯蜗舌蜗壳对于降噪是有效的。     

蜗壳对离心风机内部气动噪声影响的初步数值分析

本文初步建立了一个用于预测离心风机内部气动声场的理论模型,该模型将蜗壳简化为一个封闭的圆柱腔体,并推导了腔体内部声场的表达式。数值分析结果表明,该模型可以反映蜗壳对风机内部声场的影响,为进一步研究蜗壳对离心风机气动噪声由内向外传播的影响提供了基础。     

高压风机机壳声振分析及数值模拟

采用有限元方法和边界元方法建立了9-19 5A型风机结构辐射噪声预测模型,可用于计算辐射声功率、固体声和辐射效率等声场特性参数.对风机机壳进行了模态分析和噪声预测.为风机噪声优化设计打下了良好的基础.     

多翼离心风机风道内流场的数值模拟

采用CFD软件对空调器多翼离心风机风道内部流场进行了三维数值模拟,根据模拟结果提出改进方案,并对其进行测试试验,得出适当增大蜗壳出风口长度和减小风轮与蜗壳的底部间隙,可降低噪声2.3dB的结论。     

基于流固耦合的汽车空调多翼离心通风机气动声学特性分析

建立了一个简单几何模型,通过试验验证得出双向流固耦合计算比非耦合计算准确性更高的结论。以某汽车空调系统的多翼离心通风机为研究对象,分析了蜗壳流固耦合作用对通风机气动噪声的影响。利用CFX和ANSYS软件分别进行流场和结构计算。以MFX-ANSYS/CFX为数据耦合平台,采用双向同步求解的方法,对通风机内流场和蜗壳结构响应进行联合求解,并将耦合计算结果与非耦合计算结果进行对比。结果表明,流固耦合作用使得流场压力脉动增强;在考虑流固耦合作用影响后,离心通风机叶轮出口处及蜗壳气道内表面的声功率级明显增大,通风机出口处的气动噪声值增大了5.24dB。     

倾斜蜗舌前向离心风机配置简易消声器降噪的试验研究

将前向离心风机原有的直蜗舌结构改进为倾斜蜗舌结构之后,风机噪声已有比较明显的下降。在此基础上,本文在倾斜蜗舌前向离心风机出口分别配置简易共振消声器和简易阻性消声器,并进行了气动性能和噪声特性的实验测量。结果表明:对于具有倾斜蜗舌结构的前向离心风机,在出口配置阻性消声器可以继续取得良好的降噪效果,但是配置共振消声器降噪效果却不理想。对于同一风机,两种降噪措施单独使用时均可取得良好的降噪效果,但同时使用时,各自的降噪效果却不一定具有预期的迭加性,文中对产生这种现象的原因做了初步分析。     

低噪声离心通风机最佳蜗壳结构的确定

提供了一种确定低噪声离心通风机蜗壳结构的方法。通过对现有的一台离心通风机的改造——对进风口以叶轮进口速度分布均匀性为优化目标进行优化设计；采用改变蜗壳宽度的办法，对其进行回归正交设计，得出Ａ声压级与蜗壳相对宽度的函数关系式。并用求极值方法得出噪声最小的蜗壳宽度。计算结果与试验结果吻合较好，与原蜗壳相比降低噪声３．５ｄＢ（Ａ）。     

离心风机气动噪声控制的理论与实验研究

若干年来,我们针对离心风机气动噪声控制问题进行了一系列理论和实验研究,提出了一种识别风机内部主要气动噪声源并通过判断主要噪声源强度变化对风机进行降噪改进的简捷方法,明确了离心风机的主要气动噪声源在蜗壳上,而不是在叶轮上,通过对离心风机气动噪声的产生及传播机理的研究,在理论上为正确进行离心风机气动噪声的控制及预测做出了有意义的推进。以上述理沦为核心,本文进行了大量的实验研究,形成了一套对离心风机进行降噪改进的关键技术。     

基于Fluent的多翼式离心风机性能分析

使用Fluent软件对不同工况下的多翼式离心风机进行三维数值模拟,研究风机的典型几何参数对其流噪声和风量的影响规律;采用Coupled耦合算法结合MUSCL离散格式、定常RANS方程组求解风机内流场;采用FW-H声学模型结合大涡模拟计算风机流噪声。结果表明:变工况计算结果与试验值吻合,风机的蜗舌半径、叶片数、叶片进口安放角对风机的风量和流噪声均有一定的影响。本文的研究成果可以为多翼式离心风机的优化设计提供参考。