对旋风机级间流场涡量和噪声分布规律的分析

利用LES（大涡模拟）方法对一台对旋风机进行全流场非定常的模拟计算,获得风机内部流场的数值模拟数据。在对旋风机级间流场设置若干监测面,并在监测面的轮毂、流道和机壳位置分别设置监测点,并将对旋风机两级叶轮中间区域的涡量分布情况进行分析,研究对旋风机两级叶轮中间流场涡量分布的特点;利用FW-H噪声模型对对旋风机气动噪声分布情况进行模拟;研究涡量分布与风机噪声特性之间的关系。研究结果可为对旋风机气动噪声分析提供参考。     

离心泵瞬态空化流动及压力脉动特性

基于RNG k-ε湍流模型及输运方程空化模型,考虑空化流动可压缩性影响修正湍流模型,考虑湍流压力脉动对饱和压力影响修正空化模型,对小流量工况离心泵瞬态空化流动进行数值模拟,计算所得扬程随进口压力变化曲线与试验结果吻合较好,能较准确预测离心泵在空化临界点扬程陡降过程。在离心泵叶轮流道中间与叶片压力面、吸力面布置监测点,对比分析非空化、空化时叶轮内压力脉动特性。结果表明：叶轮内压力脉动主频为叶轮转频;在叶轮流道及叶片吸力面,叶轮内压力脉动最大幅值由进口至出口逐渐增大,而在叶片压力面,压力脉动最大幅值在叶片进口4/5处最大。空化流动各监测点压力脉动最大幅值大于非空化,在流道进口处约为非空化时2倍。受蜗舌结构影响,叶轮内各流道空化区域分布不均匀。     

不同空化程度下离心泵流固耦合特性研究

针对离心泵空化下流固耦合问题,采用完全空化和气液两相模型,对离心泵空化进行了数值模拟计算,结合单向耦合计算方法求解了不同空化程度下转子系统的变形。分析了空化时叶轮上气泡、静压、液体相对速度分布情况以及蜗壳内部压力脉动和叶轮径向力特性,研究空化对离心泵内部流场和对转子系统变形的影响。结果表明,叶片吸力面较压力面的气泡体积和气泡区更大;随着空化的发展叶轮静压分布越不均匀;严重空化时叶轮上的气泡会堵塞流道,引起脱流现象,生成漩涡;空化导致压力脉动增强,径向力分布不规律;空化影响了离心泵转子系统的变形,空化引起的漩涡造成叶轮非轴对称变形。     

涡轮流量计内部流场数值模拟研究

利用数值仿真技术对涡轮流量计内部流场进行了研究,目的是为优化涡轮流量计的结构设计提供指导。利用叶轮转速与平均力矩系数存在线性关系,提出两点法确定叶轮在力矩达到平衡状态下的转速。数值分析结果表明,前导流件叶片后形成的尾流影响叶轮人口的流体速度分布,继而影响叶轮的旋转稳定性;叶轮叶片压力面上靠近叶片前缘以及吸力面上靠近尾缘处存在压力突变区,易产生脱流现象;叶轮轮毂前后间隙区内流体受叶轮旋转影响而易产生漩涡流和明显的切向速度分量。     

燃油系统旋涡泵压力脉动的控制研究

为了改善燃油泵噪声、振动、声振粗糙度(noise,vibration and harshness,NVH)性能,提高燃油泵声音品质,开展了燃油系统旋涡泵压力脉动的控制研究。采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟方法和理论分析方法分析燃油系统微型旋涡泵的压力脉动特性,并采用随机叶片分布方法设计了2种非均布程度不同的非等距叶轮。基于CFD数值模拟结果和理论分析结果,提出一种改进的非等距叶轮设计方法。燃油泵噪声试验结果验证了该设计与控制方案的可行性。结果显示:相较于等距叶轮,随机非等距叶轮燃油泵的中高频段尖锐噪声消失,NVH性能提升;随机非等距叶轮能够显著分散叶频峰值,非均布程度的增加显著增大了随机非等距叶轮的叶频脉动幅值下降幅度。因此,采用随机叶片分布方法,有助于改善旋涡泵的压力脉动特性,对改善燃油泵的NVH性能具有重要的工程应用价值。     

矿用对旋式轴流局部通风机噪声特性实验研究

对四种对旋式轴流局部通风机的噪声特性进行了实验研究,获得了风机噪声频谱曲线和A声级随工况变化曲线,详细分析了离散噪声的频谱特性,发现对旋风机Ⅰ级叶轮通过频率（BPF1）及两级叶片相互作用频率（BIF）对应噪声是对旋风机的主要离散噪声源。这为对旋式轴流通风机的降噪提供了有益参考。     

余热排出泵内部不稳定流动数值模拟与实验研究

为了研究余热排出泵在多工况下内部流动特性,基于ANSYS CFX软件,采用SST湍流模型,对模型泵进行三维非定常数值模拟,获得了不同工况下余热排出泵的水力性能、内部流场结构和压力脉动特性,同时展开压力脉动实验研究,并与计算结果进行对比。研究结果表明:大流量(1.2Q_d)和设计流量(1.0Q_d)工况下,叶轮和导叶内部流动比较稳定,随着流量的减小叶片进口背面附近开始形成失速旋涡,流道内均发生不同程度的流动分离,且沿着流道向出口处发展;叶轮出口压力脉动主频为7f_z,受导叶叶片数影响;导叶和蜗壳出口的主频均为5f_z,主要由叶频决定;设计流量下各监测点处压力脉动系数幅值最小,越往小流量工况,幅值越大;说明在小流量工况下余热排出泵内部出现了不稳定流动现象。     

35MPa/70MPa加氢机用科氏质量流量计阻力特性数值模拟与实验研究

针对科氏质量流量计对介质的阻力在35MPa/70MPa加氢机加注主管路流动总阻力中占比最大的问题,进行了科氏质量流量计在加氢机运营工况下的数值模拟与实验研究。建立了包括入口段、测量管和出口段3个流动区域的科氏质量流量计的数学模型,在加氢机质量流量1~9kg/min时进行了数值模拟分析研究,得到了科氏质量流量计的压力分布和流速分布,根据压力和流速计算得到了科氏质量流量计阻力系数。计算结果与实验结果的对比表明两者能够较好吻合,阻力系数相对误差小于5%。     

离心真空泵的气动设计探讨

高效率真空泵的设计技术对于工业的节能具有重要意义。根据某真空泵的设计要求,针对真空泵的工作叶轮的形式和设计点参数,分析和探讨了叶片负荷分布形式和分流叶片弦向和周向位置对性能的影响规律,在此基础上完成了该离心真空泵的气动设计。利用三维数值模拟软件对不同叶片扩压器角度情况下的性能曲线和内部流动进行计算。充分考虑真空泵内部流动的非对称性,采用了全通道计算,同时分析了真空泵的离心叶轮、叶片扩压器及蜗壳内部的流动特点。结果表明,叶片负荷分布形式和分流叶片弦向和周向位置对流量、出口气流角和效率均有较大的影响;通过改变叶片扩压器角度使得离心真空泵的特性线平移,使得离心真空泵在整个工作过程中始终工作在高效率区,达到节能的目的。     

基于Bulk-flow模型的偏心叶轮前侧盖板泄漏流稳态特性分析

通过数值计算分析了叶轮偏心情况下前侧盖板泄漏流流体的稳态特性。基于一种bulk-flow模型建立了由3个非线性偏微分方程组成的流体控制方程。运用有限差分方法和交错网格得到离散化的控制方程,利用SIMPLE算法来完成对离散化控制方程的求解。根据计算结果给出了给定条件下叶轮前侧盖板泄漏流流体的稳态压力分布和速度分布,并分析了叶轮前侧盖板与蜗壳间间隙和叶轮偏心率对叶轮前侧盖板泄漏流流体的稳态压力分布和速度分布的影响。分析结果表明:二者对叶轮前侧盖板泄漏流流体的稳态特性具有明显影响。     

两种不同结构空调器轴流风机内流及性能分析

应用Navier-Stokes方程和RNGκ-ε湍流模型对空调器用轴流风机系统的内流特性进行三维数值模拟。针对匹配同一室外机时出现的不同叶片数目的叶轮,采用数值模拟与外部性能实验相结合的方法,对不同结构的两/三叶片风轮使用时的内部流场及气动性能进行详细分析。实验分析结果显示,两/三叶片叶轮各具特点,三叶片风轮匹配室外机时,风轮出口的轴向速度变化梯度较小,且气流扰动较小,能够有效地降低风机的相对湍流强度,改善气动噪声,实现降低噪声2.2dB（A）。而两叶片风轮用材少,质量轻,电功率消耗比三叶片风轮降低3.25%-6.06%,表明其具有良好的节能效果。     

轴流风机旋转叶片的气动噪声分析

针对某型轴流风机引起的气动噪声问题,建立该型轴流风机的三维模型,利用Lighthill声类比理论、FW-H声波波动方程和Fluent数值模拟,分析该轴流风机旋转叶片引起的气动噪声的噪声特性。数值模拟结果表明,旋转叶片上的静态压力主要集中在旋转方向前方的叶面上;而脉动压力则在叶片的两个面上均有分布,分布区域主要集中在叶片的外缘,这是由于叶片外缘脱落的旋涡引起的剧烈的气流震荡所导致。叶片上的气动噪声功率主要分布在叶片的外缘,其分布规律与脉动压力的分布规律有差异,表明旋转叶片的气动噪声并不完全由脉动压力产生。旋转叶片所诱发的气动噪声随着叶片转速和风机直径的增大而增大。     

压缩机吸气消声器气动噪声辐射特性研究

以某变频压缩机吸气消声器为研究对象,在不同压缩机转速下,研究消声器内流场气动噪声辐射特性。通过仿真分析消声器内部流场和声场,采用FW-H声学模型计算其声场参数,获得噪声源数据,计算气动噪声辐射特性,并与整机测试结果进行对比分析。结果表明,吸气消声器噪声源强度从入口至出口沿气流方向逐渐增大,主要噪声源位于出口附近;随转速增加,噪声源强度逐渐增大;出口和入口的声压级都随转速上升而增大,且声压级的最大值所在频段随转速上升逐渐向高频移动;相同转速下,出口处的声压级高于入口处;消声器气动噪声表现为一种宽频噪声,主要集中于400 Hz至6 000 Hz频段内,吸气消声器气动噪声对压缩机整机噪声影响较大。     

多翼离心风机气动噪声计算与降噪设计研究

以船用空调通风系统中多翼离心式风机为对象,建立风机内部流体三维建模,采用CFD软件进行稳态与非稳态计算.将得到的风机内部流场结果导入LMS Virtual.Lab声学软件中进行噪声预估,同时与实验结果对比,验证风机气动噪声计算的准确性.根据分析得知,风机气动噪声主要噪声源位于叶轮处并且与其内部流场分布和自身结构密切相关...     

笔记本电脑风扇散热系统低噪声流场优化设计

对笔记本电脑散热系统的噪声进行测试分析,得到各部分噪声的特性,确定风扇出口噪音是主要噪声源,建立风扇转速与笔记本电脑出口处噪声的关系。通过散热系统的流场分析,发现散热翅片出口夹角影响散热系统冷却风的风量和风压,而对噪声的影响不大,由此提出优化散热翅片出风角,提高散热效率,从而降低风扇转速,达到减低散热系统噪声的目的。实验表明出风口优化后,风扇转速可降低16.8 %,散热系统噪声下降2.0 dB（A）。     

变流器气动噪声分析与噪声控制研究

为控制某型号变流器噪声,文章对该变流器产品开展柜体内气动噪声仿真研究,并与试验结果对标,验证仿真方法可靠性,并协助进一步诊断噪声问题。仿真研究结果表明:机柜内部气动噪声源主要集中在风机附近区域,由风机叶片旋转引起的离散声源。风机噪声频谱在叶片通过频率及其他谐频出现明显峰值。文中对不同降噪方案进行仿真分析,对比了不同材料及不同厚度方案的降噪效果,并通过试验进行了验证。结果表明,使用吸声材料方案使出口总声压级降低 12.2 dB(A)。仿真分析法的降噪优化量与试验结果相近,该方法可应用于后续新产品的降噪设计。     

考虑影响声传播因素的车用交流发电机气动噪声预测

为了更准确地预测车用交流发电机的气动噪声,基于计算流体力学及声类比理论,考虑影响声传播的因素,对实验室安装条件下的某型车用交流发电机气动噪声进行研究。利用大涡模拟方法计算了交流发电机内部三维非稳态流场;依据Lighthill声类比思想,将转子表面的压力脉动等效为旋转偶极子源点集;考虑发电机机壳及实验台面对声传播的影响,建立了以机壳内表面为声源边界的半自由声场计算模型,进而预测了发电机的远场气动噪声;最后,利用实测数据对发电机气动噪声仿真结果进行了验证。结果表明:交流发电机气动噪声的辐射声场具有明显的偶极子指向特性;仿真计算结果与实验测试结果具有很好的一致性。所提的研究方法能更准确地预测发电机的气动噪声,同时可为实车安装条件下的车用交流发电机气动噪声预测提供参考。     

家用除湿机风道优化设计

运用CFD和实验方法研究家用除湿机出风风道。寻找涡舌处得曲率半径和出风风道扩张角对风量和噪声的影响机理和规律,结果表明适当增大涡舌处的曲率半径可以减少气流的撞击损失,合理的出风张角可以减少分离回流损失,通过实验证明加强风机入口处的密封可减少漏风的无谓功耗,降低整体噪声。该研究结果对除湿机的风道设计具有实际意义。     

不同湍流模型下旋转叶片气固耦合动力学特性的研究

本文对轴流式压气机内旋转叶片在不同湍流模型的气固耦合作用下的动力特性进行了研究。利用FSI（fluid-structure interaction）的双向顺序耦合算法,采用CFX和ANSYS对压气机内气体和旋转叶片分别计算,并通过迭代求解,获得叶片在气流作用下的动力学响应。为了研究耦合场内对叶片动力特性的影响,本文对某一级转子叶片进行流固耦合计算,由于在模拟流场计算中,不同的湍流模型对计算结果影响较大,采用3种湍流模型：标准κ-ε湍流模型(standard κ-ε)、重正化群κ-ε湍流模型（renormalization group κ-ε,RNG κ-ε）和大涡湍流LES模型（Large eddy simulation）,获得了叶片在瞬态流场变化下的动力特性,并比较了不同湍流模型对计算的影响,为工程上对压气机内转子工作特性的分析提供一个可行的方法。