大涡模拟在轴流风扇气动噪声仿真中的应用

随着高集成、大功率电子设备的应用越来越广泛,随之而来的气动噪声问题越来越受到人们的重视,对其主要气动噪声来源—风扇的研究也越来越深入。伴随着仿真计算方法以及计算机技术的发展,数值仿真已经成为气动噪声仿真、预测、降噪的新手段。在总结了前人在气动噪声仿真中的相关手段方法后、采用流体力学计算软件Fluent和LES大涡模型对轴流风扇气动噪声进行了数值模拟,分析了轴流风扇气动噪声产生机理,验证了仿真方法的正确性,结果表明LES湍流模型能够准确预测气动噪声,满足工程应用要求。     

大涡模拟理论进展及其在工程中的应用

介绍了大涡模拟的理论进展和发展趋势，给出了大涡模拟的常用滤波函数和模型。针对国内外的研究现状，描述了当前大涡模拟在工程中的具体应用。     

搅拌反应器大涡模拟方法研究

大涡模拟方法是介于传统雷诺平均方法和直接数值模拟方法之间的一种数值计算方法,其基本思想是通过滤波把流场中所有变量分成大尺度和小尺度量,对大尺度量进行直接求解,小尺度量采用亚格子模型进行模化处理.综述了近年来大涡模拟方法在搅拌反应器领域的研究进展,主要包括大涡模拟的数值方法、亚格子模型、桨叶旋转运动的处理技术及其在湍流特性、宏观不稳定、混合时间及多相流等方面的具体运用.阐明了大涡模拟方法较传统雷诺平均方法的优势,指出大涡模拟今后研究的重点方向为搅拌反应器内复杂多相流体系.     

中等半径比内轴高旋圆柱间湍流场的大涡模拟

利用大涡模拟对中等半径比内轴高旋圆柱间湍流场进行了数值模拟。半径比为0.83,形状比为6,侧墙为静止侧墙、旋转侧墙及无剪切力侧墙3种边界条件。模拟结果表明,大涡模拟对该类问题有较强的预报能力。侧墙静止时,涡流始于靠近侧墙的左下方和右下方位置,然后涡心向上向中间移动,涡胞逐渐变大,外轴上形成众多小涡,小涡的涡心向下移动涡胞变大,最后涡胞混合在一起,充满整个轴间。侧墙旋转时,涡流始于靠近侧墙的左上方和右上方位置,然后涡心向上向中间移动,涡胞逐渐变大,外轴上形成众多小涡,小涡的涡心向下移动涡胞变大,最后涡胞混合在一起,充满整个轴间。在无剪切力侧墙边界条件,涡流场形成过程与侧墙旋转时形成过程相似。轴间流场最终形成固定数量的涡胞,且随着时间的推移,各个涡胞呈现此消彼长的局面,始终保持固定数涡胞的存在。在侧墙静止和无剪切力条件,流场最终形成8个涡胞;侧墙旋转时,流场最终形成6个涡胞。     

基于大涡数值模拟的磨粒流流场仿真分析

针对磨粒流在非直线管类零件中磨削效果受速度影响及磨削不均匀的问题,应用流体力学软件Fluent,采用Eulerian-Eulerian（欧拉—欧拉）固-液两相流大涡模拟湍流模型与SIMPLE算法,对不同入口速度条件下U型管内磨粒流的流动状态进行了数值模拟研究。对比分析了6种不同速度入口条件下的静态压强、壁面剪切力以及湍流粘度的分布,并分析了入口条件不变情况下的速度分布矢量图和U型管不同位置的速度分布截面图。研究结果表明,增大磨粒流的入口速度有利于提高其对U型管内表面的磨削效果,且在U型管的入口段部分磨削效果较均匀,在弯管部分的0°~30°截面间对内侧壁面的磨削效果要好于外侧壁面,在弯管部分的60°~180°截面间以及在出口段部分,对外侧壁面的磨削效果要好于内侧壁面。     

后台阶流场大涡模拟的入口边界条件研究

对不同入口边界条件下后台阶下游三维流场进行了大涡模拟。讨论了层流及湍流入口流速剖面下边界层厚度及湍流度对台阶下游平均流速剖面、再附长度的影响。模拟结果表明,对于层流入口流速剖面,边界层厚度对再附长度的影响很大,随边界层厚度的增大,再附长度将增大。对于湍流入口流速剖面,边界层厚度对再附长度的影响不大,而入口湍流度则对再附长度有较大影响。随着入口湍流度的增加,再附长度将会变短矗在雷诺数为5000情况下,当采用湍流入口流速剖面并选择湍流度为0．5％时,大涡模拟能得到与直接数值模拟基本一致的结果。     

基于大涡模拟的风力机尾流特性研究

耦合大涡模拟(Large-Eddy Simulation,LES)与致动线方法(Actuator Line Method,ALM),对均匀入流下的水平轴风力机作数值模拟研究,探究三种亚格子(Subgrid-Scale,SGS)模型下风力机的尾流特性.结果 表明:雷诺应力与湍流切应力在叶尖涡与叶根涡区有明显的最大值与极大...     

离心通风机气动噪声数值研究的现状与分析

归纳与分析了离心通风机气动噪声数值研究的现状,对涡声理论在宽频噪声研究中的可行性进行了探讨,并指出了目前离心通风机气动噪声数值研究所面临的主要问题.可为离心通风机气动噪声产生机理和数值预测的研究提供参考.     

射流泵内部流动的二维大涡模拟

建立了弱可压缩的大涡模拟运动方程，采用弱可压缩流体运动方程作为控制方程，按照Deardorff的方法引入大涡模拟，利用Smagorinsky的亚格子紊动模型封闭水流运动方程组；进而对该守恒形式的方程进行求解，用有限何种法离散，用MaCormark显式预测-校正步进法计算。通过大涡模拟，得到了射流泵内部流动的流场分布，轴向压力和流速变化，为射流泵理论研究和优化设计提供了可靠依据。     

轴流泵叶轮内部流场大涡模拟及分析

本文将大涡模拟与基于特征线的有限元分离算法相结合,对轴流泵叶轮内部流场进行了数值分析.为验证算法的准确性和可靠性,对NACA0012翼型在雷诺数Re=800下且攻角为20°时的绕流流动进行计算,成功得到了该流动的双解,计算值与直接数值模拟结果相符.大涡模拟计算得到的轴流泵外特性曲线与y试验数据基本吻合,特别在偏离工况下能较好地反映泵的能量特性,表明大涡模拟有较好的工程应用前景.分析了叶轮的进出口流场速度分布及叶片表面的压力脉动,发现小流量工况时叶轮轮缘附近存在叶道涡和较强的压力脉动,此现象与导水锥段收缩流道造成的叶轮进口轴向速度非均匀分布有关.     

矿用对旋轴流风机气动噪声分析

针对矿用KDF-5局部通风机振动剧烈和噪声大等问题,通过实验采集风机内部流场压力脉动和出口处噪声信号,利用数值模拟,对风机内部流场及气动噪声进行分析.说明不同工况时风机内部流动对风机噪声的影响,并预估出风机出口处噪声频谱特性.给出风机两级叶片的静压时间导数,分析主要噪声源的位置.找出降低风机噪声的途径,改进风机的气动参...     

节能离心泵全流道内部湍流的动态大涡模拟

应用不可压缩流体N-S控制方程和大涡模拟动态亚格子湍流模型,基于非结构网格和滑移网格技术,采用SIMPLEC算法实现速度、压力变量的分离求解,得到了某新型离心泵从进口到出口的全流道各过流部件的速度场和压力场分布,与k-ε模型计算结果比较表明,采用动态大涡模拟方法对离心泵内部流场预测更加精确、合理.     

基于大涡模拟法的液力缓速器内流场仿真分析

为解决目前广泛采用雷诺时均法模拟液力缓速器时容易忽略湍流涡旋、扩散等细节的问题,提出了基于大涡模拟法并同时使用SIMPLEC算法和滑移网格模型,对全充液工况液力缓速器内流场进行仿真分析的方法。确定了涡旋、回流出现的位置,得到了内流场速度和压力的分布特性,并在此基础上得到了制动力矩值。得到的制动力矩值与实验结果吻合较好,表明使用大涡模拟法对液力缓速器进行性能预测是准确有效的,其可以为液力缓速器内流场的设计研究和结构参数优化提供参考。     

叶片打孔对离心风机噪声的影响分析

对离心风机叶片进行打孔处理,分析叶片打孔位置对风机噪声的影响.首先在稳态流场的计算结果上加载宽频噪声模型,得到不同工况下离心风机蜗壳和叶片上噪声分布情况,然后在瞬态分析的基础上加载FW-H噪声模块,利用LES/FW-H匹配技术分析叶片打孔对离心风机的气动噪声特性及声压级的影响.研究结果表明:离心风机结构表面声压主要集中...     

空调室外机轴流风扇全流场数值模拟

以某型号空调外机轴流风扇为研究对象,建立其三维全流场整机模型,采用数值模拟方法对其在设计工况下的内部稳态流场进行数值模拟,并预估其风扇表面气动噪声源的分布,着重分析了空调外机流场稳态速度场、压力场及声功率级的分布规律,揭示了空调外机流场的基本特征.分析结论可为轴流风扇的优化设计提供参考,对提高其整体性能及其降噪具有重要工程应用价值.     

轴流通风机实现超低噪声浅析

介绍了应用航空气动性能设计原理进行有限元分析，采用精致压铸铝合金叶轮制造的轴流通风机，从根本上解决了叶片的断裂问题，达到了高效率、低噪声的技术性能。     

轴流风机噪声的预测与换算

分析了轴流风机噪声的相关原理,对声功率级与声压级进行了详细的分析和计算,提出了一系列预测方法,并对相关噪声值进行了换算举例。