蜗舌型式对离心通风机气动激励的影响分析

蜗舌是离心通风机重要部位之一,为研究蜗舌型式对离心通风机振动噪声的影响,本文对某型离心通风机进行气动激励的计算仿真。通过定常计算,发现蜗舌结构型式的改进能够改善局部区域的漩涡,减小诱发振动的激励因素;通过非定常计算,发现蜗舌结构型式的改进对离心通风机气动激励的影响主要体现在局部区域压力脉动的改善,尤其是叶轮出口气流激发的叶频脉动的降低。根据计算分析结果对通风机振动噪声变化进行了预估,试验结果表明,蜗舌结构的改进能够降低通风机振动噪声,气动激励数值分析可为通风机低噪声改进效果提供判断依据。     

蜗舌型式对离心通风机气动激励的影响分析

蜗舌是离心通风机重要部位之一,为研究蜗舌型式对离心通风机振动噪声的影响,本文对某型离心通风机进行气动激励的计算仿真。通过定常计算,发现蜗舌结构型式的改进能够改善局部区域的漩涡,减小诱发振动的激励因素;通过非定常计算,发现蜗舌结构型式的改进对离心通风机气动激励的影响主要体现在局部区域压力脉动的改善,尤其是叶轮出口气流激发的叶频脉动的降低。根据计算分析结果对通风机振动噪声变化进行了预估,试验结果表明,蜗舌结构的改进能够降低通风机振动噪声,气动激励数值分析可为通风机低噪声改进效果提供判断依据。     

叶片厚度对旋涡风机叶片噪声的影响分析

利用三维CFD模型对旋涡风机内部流场进行模拟分析,获得叶片表面的压力脉动信息,以叶片表面压力流场作为气动声源,通过求解FW-H方程,计算了叶片产生的远场气动噪声;并以叶片表面的压力脉动信号作为激励源,计算了叶片振动产生的噪声。计算结果表明叶片厚度在1 mm到4 mm的范围,其气动噪声基本保持不变,结构噪声随叶片厚度减小而大幅增加,进一步分析得出叶片产生的噪声以气动噪声为主,结构噪声基本可以忽略。     

氦低温离心式冷压机前掠叶型的流动特征分析

通过对氦低温离心式冷压机气动设计特点进行分析总结,开展了离心叶轮前掠叶型对氦低温冷压机特性影响的数值仿真探究工作,详细阐明了前掠叶型对冷压机特性的影响规律和其内部流动特征,研究结果表明:氦低温冷压机的气动设计具备3大主要特点,热负荷波动下的宽工作裕度、小尺寸效应下的高效增压、极低温区的小误差设计与仿真。前掠叶型实现了冷压机工作裕度6%的拓宽,兼具效率和压比的增益效果。其流场呈现激波和泄漏涡初始形成位置相对提前的特征,使得激波和二次流涡团所产生的损失效应在下游流道中强度梯度降低。另一方面,前掠叶型可有效提升冷压机的压比和稳定工作范围,削弱通道内部不稳定流动状态。在氦低温离心式增压叶轮设计领域,是一种气动优化、改进抽吸增压特性的有效手段。     

轴流式通风机叶轮疲劳断裂的故障分析及对策

某工程项目中2台相同规格的轴流式通风机在运行一年后先后发生相同故障,通风机叶轮均有一个叶片断裂。经分析,认为通风机喘振导致叶片产生的交变载荷是通风机叶片断裂的根本原因。为确保通风机可靠运行,对通风机叶轮进行优化设计,提高叶轮抗轴向交变载荷的能力,并对风道进行改进,降低通风机振动。结果显示,改进后通风机振动值最高不超过3 mm/s,证明对轴流式通风机叶轮疲劳断裂的故障分析的正确性及改进措施的可行性。     

不同工况下离心风机振动变化规律试验研究

针对船用离心风机存在多工况运行特点,为研究工况变化对船用离心风机振动的影响,以某型离心风机为研究对象,搭建满足其工况变化及振动测试要求的试验台架。首先对离心风机主要激励特性的产生机理及对应的特征频率进行分析,然后从试验角度分析工况变化对离心风机振动影响的规律。从分析结果可以看出,风机振动实测值总体变化趋势与经验公式计算值趋势基本一致,验证了转速-振动、流量-振动关系经验公式;流量变化对离心风机振动、噪声影响比较明显,对叶频的影响最为突出;离心风机存在一个振动最佳运行工况,在此工况下风机振动、噪声均为最佳状态。在风机设计过程中,应当考虑将设计工况选择在此振动最佳工况附近,对船用风机设计有一定的参考价值。     

离心泵流动诱发振动特性数值计算分析

建立了一种适用于离心泵等叶轮机械流动诱发振动工程计算的数值模型和方法流程。基于URANS方程求解泵内流场,在流场非定常计算过程中输出叶轮所受时域脉动压力,将脉动压力通过FFT转换到频谱并以之作为泵组结构的振动激励源,采用隐式有限元方法进行泵组结构振动响应的计算。计算方法通过测试得到验证,可以用于离心泵流动诱发振动特性的计算评估和低噪声设计。完成了原型和改进型船用海水泵在设计工况下流动诱发振动响应的计算,分析了两型泵流场、振动激励源和振动响应等特性。计算表明,泵的改型设计显著减小泵内压力脉动以及振动激励源,改型泵振动小于原泵。     

分形维数在矿井通风机故障诊断中的应用研究

用分形维数对通风机的振动信号进行了描述,研究表明矿用通风机几种典型故障的振动信号对应有不同的分形维数,由此可对通风机的典型故障进行识别;将小波除噪理论与分形相结合应用于矿用通风机故障诊断,通过对通风机振动信号去噪前后分形维数的研究发现噪声对振动信号分形维数影响较大,通风机振动信号经小波降噪处理后,有效减小了噪声对信号的影响,利用除噪后振动信号的分形维数准确地诊断出了通风机存在的故障.     

空调离心叶轮尾流噪声的数值预估

由于现有的计算技术限制,风机气动噪声的数值预估是非常困难的。对于单个离心叶轮,已知其最主要的气动噪声源是叶片尾缘涡脱落导致的叶片表面压力脉动。基于Lee(1993)的轴流风机尾流噪声模型,提出一种可适用于离心叶轮尾流噪声数值预估方法。它包括三项主要工作:首先利用商用CFD软件Fluent对叶轮内的三维流场进行了数值模拟,并对所得气动性能进行实验验证;然后对叶片尾缘附近的速度剖面进行分析,提取出吸力面和压力面两侧的边界层厚度;最后,根据改进的噪声预估模型对叶轮的总声压级进行数值预估,在设计工况附近所得结果与实验值相比误差小于3dB。     

输电塔气动力系数和气动导纳风洞试验研究

输电塔结构的非定常抖振力与来流风速之间存在复杂的非线性关系,基于风洞试验得到的某1 000 k V格构式直线输电塔弹性模型的基底力以及参考高度处同步采集的风速时程,采用线性和高斯两种近似假定计算了非定常气动力系数并与试验值进行了比较;提出了包含结构气动阻尼效应在内的总气动导纳的概念,通过基底脉动力谱和来流脉动风速谱的比值对总气动导纳函数进行识别,并用基于频域相干函数对导纳函数的线性部分进行了估计。结果发现,风偏角线性近似所计算静气动力系数的偏差较高斯近似小;由于气动抖振力非定常性质明显,不考虑总气动导纳函数将高估输电塔模型的抖振响应;脉动风力与脉动风速间有较强的非线性关系,用线性导纳函数计算的抖振力谱将低估脉动风分量的影响。     

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。对于已经投入生产的风机,很难对其主要结构包括蜗壳、叶轮、叶片尺寸等进行改造,只能对其局部结构进行二次设计以实现降噪的目的。探索采用叶片穿孔设计,通过设置合理穿孔参数,在不改变其性能条件下,减少叶片周围涡流脱落进而使得叶片表面压力脉动降低,达到降低风机气动噪声的目的。     

多级离心泵流场优化及验证

流体激励力是离心泵主要振源之一。通过对离心泵流场进行优化,可有效降低泵组流体激励力,减小离心泵振动。以多级离心泵的减振降噪为研究目的,运用CFD仿真技术从切割叶轮及改变蜗壳形状两个方面对流场进行优化。通过对比优化前后压力脉动以及流场激励力变化,说明优化情况。最后考虑加工工艺要求,选择切割叶轮的优化方法,并通过机脚振动响应的变化间接验证改善效果。结果表明：切割叶轮与改变隔舌形状对离心泵叶频及其倍频下的压力脉动与流体激励力都有减小,切割叶轮后机脚响应降低了4 dB。     

基于转静干涉效应的压气机叶片气动载荷分析

转静叶排的相互作用会使压气机内部流场存在复杂的非定常性。为深入研究压气机叶片的气动载荷特性,以某型航空发动机压气机为研究对象,考虑叶排间的转静干涉效应,利用滑移网格技术对整个叶盘的三维流场展开模拟,求解干涉周期T_b内压气机转子内部的流动规律。同时对叶片气动载荷的非定常特性进行进一步分析,讨论了不同压比、转速对压气机叶片气动载荷的影响。结果表明叶片压力面和吸力面气动载荷波动峰值的主导频率皆为转静干涉频率f₀的倍频,其中一倍频（1×f₀）分量占主导地位。在干涉周期T_b内,叶片表面压力涡发生周期性的迁移与耗散,压力面和吸力面气动载荷的变化呈相反趋势。随着压比的增加,压气机叶片气动载荷逐渐增大,但其脉动幅值和频谱峰值基本不变。转速的升高使得转静干涉的频率增大,增强了压气机叶片气动载荷的非定常特性。研究结果能够应用于叶盘结构的气动优化设计,可为高性能航空发动机压气机的研制提供支持和参考。     

扫路车专用风机气动噪声数值仿真研究

以某型号扫路车专用风机气动噪声特性为研究对象,运用Lighthill声比拟理论和计算流体动力学技术对扫路车专用风机的非定常流场和气动声场进行数值研究,获得专用风机声功率级分布和气动噪声频谱特性。计算结果表明:扫路车专用风机的噪声源主要分布在叶片的吸力面和蜗舌区域;扫路车专用风机的噪声主要为低频噪声,吸力面的压力脉动是低频噪声的主要来源,离散噪声在气动噪声中所占的比重较大;叶片及蜗舌的设计是扫路车专用风机气动降噪需重点考虑的因素。     

Vibration Modal Analysis of Compressor Blade based on ANSYS

Compressor is an important part of aero engine. In the environment of high temperature and high pressure,compressor blade will suffer from several physical and chemical processes,such as centrifugal force,aerodynamic force vibration and oxidation. These processes will lead compressor blade to fatigue fracture,and at the same time,make negative effects on the engine' s overall performance. Based on the software ANSYS15. 0,we made strength analysis and modal analysis of compressor blade in this paper. As a result,we got its natural frequencies,relevant modal parameters and vibration mode cloud pictures. After analyzing the influence that centrifugal force made on modal parameters,we predicted the expected damage of the blade. Eventually the analysis results will provide the basis for overall performance evaluation,structural crack detection,fatigue life estimation and strength calculation of aircraft engine compressor.     

跨音轴流风扇叶片气弹稳定性研究

基于弱耦合的能量法原理,对近失速工况下NASA 67跨音风扇叶片进行了气弹稳定性分析。本文发展的三维线性插值方法为CSD/CFD数据交换提供了基础。采用FLUENT动网格技术,实现了振动叶片绕流计算。数值模拟了NASA 67叶片前三阶模态振型激励下的非定常气动响应。通过分析叶片表面非定常气动力和振动位移之间的相位差发现：该相位差的存在决定了非定常气动力做功的正、负。由叶片表面非定常压力分析结果得出近失速工况下,叶片的气动弹性稳定性受叶片模态振型和激波的影响较为显著。     

运行参数与轴流泵流体激励力的关系

泵内非定常压力脉动会引发泵体的结构振动,运行工况的变化会改变泵内流场的流动状态,从而对泵的振动特性产生影响。通过流体力学计算软件FLUENT对某台立式轴流泵内流场进行仿真计算,分别改变泵运行速度和流量两项参数,得出转速改变后,叶轮受到的力会偏离了相似理论的计算值;工作在小流量时,泵内压力脉动与叶轮受力均大于大流量工况,且叶轮区域出现流动分离现象,不利于振动噪声的控制。     

流体激励诱发轴流泵结构振动计算方法

泵内非定常压力脉动会引发泵体的结构振动,而由压力脉动引发结构振动的计算方法是一个值得研究的问题。通过有限元分析软件对某台立式轴流泵内流体压力脉动引发的结构振动响应进行了仿真计算。将数据处理后与试验值进行了对比,并对该方法准确性和可行性进行了分析。结果表明:该计算方法可以用于已知压力脉动情况下叶频振动加速度的预估,若增加采样点个数,采样频率提高,可以提高叶频高次谐波频率的识别能力。