基于CFD的挖掘机冷却风扇及导风罩降噪研究

针对某型挖掘机在工作过程中冷却风扇出口端噪声水平严重超标的问题,对风扇在旋转过程中的气动性能进行了研究。首先,建立了风扇与导风罩所形成的流体域有限元模型。基于CFD理论,运用Fluent软件对其流场进行了稳态数值模拟。分别探究了风扇与导风罩相关结构参数对其风量大小与噪声水平的影响。结合厂商提供的散热系统选型软件Optimiser,兼顾风量与噪声要求,得到了最适合该挖掘机的风扇及导风罩型号。优化结果表明,在提供相同风量的前提下,优化后的风扇噪声比原风扇的噪声降低了1.5 d B左右。随后,对该流体域进行了瞬态仿真,分析了风扇噪声的频率特性。仿真结果表明,风扇旋转噪声主要集中在低频段,为企业有针对性地对该频段噪声采取降噪措施提供了指导。     

低噪声发动机冷却风扇结构改进设计

为在不牺牲气动性能的前提下降低发动机冷却风扇的气动噪声,提出了一种新型的冷却风扇结构改进方案,即在风扇叶片吸力面上增加若干沿径向规律分布的楔形结构.以风量及进风口处噪声值为评价指标,设计正交试验,借助CFD/CAA耦合仿真法对各风扇流场及声场进行数值模拟,探究楔形结构参数对冷却风扇性能的影响.根据正交试验结果选择出一组楔形结构优化方案,将其与原始方案仿真结果进行对比,风量略增加,噪声值降低了8.8%,有一定工程应用价值。     

舰船显控台冷却风扇噪声控制与仿真优化研究

显控台是舰船电子信息系统的重要组成部分。为研究舰船显控台冷却风扇噪声特性,有效控制冷却风扇噪声值,首先对冷却风扇噪声源进行理论分析,采用频谱试验方法对显控台冷却风扇噪声进行识别;然后从冷却风扇的结构参数、性能参数和空间匹配参数优化入手,提出冷却风扇优化设计和噪声控制方法;最后运用声学仿真的方法对比分析优化后冷却风扇与原冷却风扇的气动声学性能,得出优化后的冷却风扇的噪声声压级比原风扇降低了6.6 dB。该研究降低了舰船显控台冷却风扇的噪声,可为风扇的声学降噪设计提供可靠的分析和指导。     

平面叶型对冷却风扇性能影响机理研究

以不削弱气动性能为前提,为提高发动机冷却风扇的噪声性能,以计算流体力学(CFD)与计算气动声学(CAA)理论为基础求解冷却风扇的气动性能和噪声性能,并与气动性能试验噪声试验结果进行对比验证了该计算方法的可靠性。对原模型的平面叶型进行优化,得到最低噪声参数组合,经CFD/CAA联合仿真验证,优化后风扇模型的气动性能与噪声性能均得到改善,从流场与声场分布的角度对优化前后的冷却风扇进行详细的对比,进一步地分析优化前后冷却风扇气动性能和噪声性能变化的机理,深入地研究其叶片结构参数对冷却风扇性能的影响机理。     

表面楔形结构对发动机冷却风扇性能影响研究

采用CFD/CAA分布耦合仿真方法,在额定工况下对发动机冷却风扇叶片吸力面是否设置凸起楔形结构的两种方案的流场与声场进行三维数值模拟,研究了楔形结构对冷却风扇气动性能和噪声性能的影响。结果表明,该楔形结构对冷却风扇气动性能影响较小,而对其噪声性能影响显著;设置了楔形结构后冷却风扇进出风口噪声值分别下降8.8%和8.9%,风量略有增加。通过分析冷却风扇流场及声场的分布情况,可知楔形结构在叶片吸力面起到了"涡流发生器"的作用,促进边界层提前转捩,进而大大降低了叶片表面气流过早分离引起的涡流噪声,因此总声压级也明显下降。     

使用Gurney襟翼降低轴流风扇噪声的简便方法

使用Gurney襟翼的高度与增升效果的经验公式，提出了在轴流冷却风扇叶片上加装Gurney襟翼降低噪声的简便方法。试验表明，采用该方法，在基本不降低风量的条件下可以明显降低风扇的气动噪声。     

压实机械

正GJ20142062压路机冷却风扇对整机噪声的影响[刊,中]/周龙刚…//工程机械.-2013,44(4).-27~31风扇噪声是压路机的重要噪声源之一。通过试验研究发现冷却风扇高速旋转所产生的空气动力噪声是整机的重要噪声源,特别是发动机高转速、全负荷运转工况下的风扇噪声更为突出。综合理论分析结果,提出了优化冷却风扇运转参数和结构参数的综合改进措施,以便有效地降低压路机冷却风扇对整机噪声的影响,也为其它工程机械风扇的降噪提供参考。图9参7     

发动机冷却风扇总成气动噪声数值预测

以发动机冷却风扇总成为研究对象,采用CFD和CAA分步耦合方法进行气动噪声预测。考虑风架对流场的影响,通过大涡模拟(LES)进行瞬态计算捕获风扇表面压力脉动。考虑风架护风圈对声传播的影响,建立声学边界元模型(BEM),对冷却风扇总成气动噪声进行三维声场预测与声压频谱分析。最后进行噪声试验,结果表明发动机冷却风扇总成气动噪声数值预测准确,可为低噪声设计提供参考。     

护风圈对发动机冷却风扇气动性能影响的CFD分析

本文采用Realizable k-ε湍流模型对发动机冷却风扇进行CFD模拟,计算了转速2000r/min时的风扇流量,研究护风圈对其气动性能的影响。在此基础上,利用宽带声源模型中的Curle噪声源模型对风扇流场中的噪声源分布进行了分析,并通过瞬态仿真分析护风圈对风扇噪声频率特性的影响。分析结果表明:安装护风圈可以提高风扇11.6%的流量,同时可以降低气动噪声。     

重型商用车冷却系统性能优化

针对某商用车冷却系统散热性能不足,发动机出水温度偏高问题,运用数值模拟仿真方法对该车发动机机舱内的流场与温度进行仿真分析。经过分析发现冷却余量不足主要由冷却风量不足和散热器部分热风回流所导致。分别对冷却系统重要部件散热器、风扇和导风罩进行优化改进,并加以匹配分析得到最优组合方案,有效解决了问题。仿真结果显示,组合方案有效提高了冷却系统的冷却性能,通过实车测试验证模型可靠性误差率为1.1%,散热器冷却常数K值较原型降低了8.3℃,有效改善了发动机舱的散热环境。     

基于惩罚函数法车辆冷却风扇数值优化设计

冷却风扇是发动机正常散热的重要保证,同时也是耗能单元,在满足散热模块对风量、风压要求的前提下,降低冷却风扇对发动机的能量消耗。针对车辆用冷却风扇相关性能参数进行分析,根据结构特点建立数学模型,参考设计空间尺寸和其他参数要求,设定优化设计的目标函数和约束条件,基于惩罚函数法对冷却风扇进行结构优化设计。基于冷却风扇风洞试验和发动机冷却系统台架试验,对比优化前后冷却风扇的性能差异。结果可知,冷却风扇的能耗降低,而效率提高,散热效果基本不变;优化设计达到提高效率降低功耗的目的,风扇效率提高约6%,静压变化小于1%,可认为基本无变化;发动机台架试验表明应用该优化设计方法后,冷却风散与发动机匹配性良好,散热效果达到优化前设计要求;可以在保证风量风压要求的前提下,通过优化风扇相关性能参数,降低冷却风扇自身能耗。     

某推土机发动机舱热管理性能分析及优化

本文计算了一款推土机的发动机舱内空气流动,发现设计中存在着风量较小,散热器散热量不足的问题,针对发现的问题,提出了移动风扇,改变风扇旋转方向,增加导风罩三种优化方案。在三种优化方案中,可以看到改变风扇的旋转方向可以有效的增加发动机舱的流量,但是对散热器散热效果提升不明显,增加导风罩会使得机舱空气流量变小,但是能有效地增加散热器散热。     

进气畸变条件下低速轴流风机噪声试验研究

根据噪声测量结果表明，分析了径向进气畸变和周向进气畸变对轴流冷却风扇气动噪声的影响。     

基于FLUENT轴流风叶的气动性能分析

利用Fluent软件对空调室外机的轴流风扇进行仿真分析,分析风扇特征对风扇气动性能的影响,结果表明风扇不光滑表面可以增加吸力面的吸附能力,风扇外缘翻边有利于降低噪声。最后,利用有限元软件对风扇进行模态分析,选择优化方案并进行噪声测试,试验结果与仿真趋势一致。     

基于试验的车用爪极发电机噪声源识别与分析

针对某型车用爪极发电机的噪声问题,基于试验对其噪声源进行了识别与分析。首先,测试了该型号4台不同结构(是否带风扇)的爪极发电机在空载和负载时的振动噪声;然后,利用阶次分析的方法识别了机械噪声、气动噪声和电磁噪声,并通过流场仿真和电磁场理论解释了气动噪声和电磁噪声产生的机理;最后,对各噪声源的贡献量进行了分析。结果表明:爪极发电机电磁力会产生6k(k=1,2,…)阶电磁噪声;冷却风扇、转子和开槽定子均会产生气动噪声;电机运行时中低转速以36阶电磁噪声为主,高转速阶段以8,10,12阶气动噪声为主;机械噪声由于其幅值较小,对总体噪声影响不大。本研究对发电机的设计和优化具有一定的指导意义。     

自扇冷式电机冷却系统的数值模拟分析及风扇设计

为了分析自扇冷式电机冷却系统内流体流动特点,运用CFD(computational fluid dynamics)商业软件CFX对其进行数值模拟,从提高冷却风量的角度,对冷却风扇进行优化设计。在优化设计的过程中发现:冷却风量不仅与风扇自身的流通能力和做功能力有关,也与转、定子中通风管道截面积相关。通过计算分析进一步表明:转、定子的通风管道截面积影响冷却风扇的进口气流条件,当增大管道截面积时,会减少风扇尖部气流分离区,使冷却系统的风量获得提升。由于冷却风扇的进口气流条件受通风管道和风扇的耦合影响,因此不能孤立的对冷却风扇进行设计,在风扇设计完成后,必须将风扇放入整个冷却系统中进行计算,以验算冷却风扇是否满足设计要求。     

基于双向流固耦合的冷却风扇气动性能仿真分析

发动机冷却风扇在工作过程中,由于叶片表面压力存在一定的结构变形会对风扇的气动性能产生影响,尤其对大尺寸、高负荷风扇的影响更大。基于Ansys Workbench软件,采用双向流固耦合方法对某型号发动机用冷却风扇的气动性能进行了计算分析,并将其结果和不考虑风扇变形的CFD方法得到的风扇气动性能结果与试验值进行了对比。结果表明:考虑了风扇变形因素的双向流固耦合仿真得到的结果更接近于试验值;采用双向流固耦合方法对风扇气动性能进行计算,可显著降低计算值与试验值的偏差。     

计算流体力学在摩托车发动机冷却风扇设计中的应用

运用CFD(computational fluid dynamics)商业软件CFX对某型摩托车发动机冷却风扇内的气流流动进行数值模拟,发现原始叶片设计的缺陷,并通过改变叶片形状对原始风扇进行了优化设计。数值分析表明:在不改变曲轴的转速下,风扇的风量和效率均得到提高。对流过汽缸后的气体温度进行对比测量显示,改进的冷却风扇使该处的气体平均温度降低1.5℃,改善了摩托车发动机的冷却效果。     

进气畸变条件下低速轴流风机噪声的试验研究

根据噪声测量试验结果，分析了径向进气畸变和周向进气畸变对轴流冷却风扇气动噪声的影响。     

基于不同载荷的大涵道比风扇气动噪声分析

对于齿轮驱动大涵道比涡扇发动机,载荷升高转速减小能够显著降低噪音。探究了载荷系数变化对大涵道比风扇气动噪声的影响。对设计完成的3款不同载荷的大涵道比风扇级进行了系统的声学特性分析。结果表明:无论是对于单转子还是风扇级,随着载荷系数的升高,噪声都逐步降低。超高载荷风扇转子的噪声与常规载荷风扇转子相比,降低了27.36 d B;相应匹配上静子以后,整个风扇级的噪声降低了18.03 d B。