燃料电池车用漩涡风机壳体辐射噪声数值预测

数值模拟燃料电池车用旋涡风机壳体的结构振动辐射噪声。首先给出燃料电池车上旋涡风机运行时振动噪声测量结果,然后使用Fluent模拟风机内部三维非定常流场,将作用在壳体表面的非定常力加载到壳体模型,使用Nastran对壳体进行动力响应计算,实现气体到结构的单向耦合。接着使用Virtual. Lab模拟风机壳体振动向外辐射的噪声,将试验测量和数值计算结果进行对比,表明此方法能够较为准确地模拟壳体的振动辐射噪声。最后采用这一方法研究散热片及结构阻尼对风机振动辐射噪声的影响。结果表明：无散热片以及增大结构阻尼系数可以降低漩涡风机壳体辐射噪声。     

薄板结构辐射声功率及其灵敏度分析

联合利用有限元方法和声辐射模态方法求解薄板结构辐射的声功率,并分析结构辐射声功率关于设计变量的灵敏度。在结构振动环节,利用有限元方法对结构进行动力响应分析得到表面振速;在声辐射环节,采用声辐射模态展开获得振动表面辐射的声场信息。以加筋板结构为例,计算结构振动辐射的声功率及其关于设计变量的灵敏度。结果表明,当激励频率远离结构振动固有频率时,加筋可以降低结构辐射的声功率;而当加筋使结构固有频率接近激励频率时,加筋甚至产生负面影响,此时通过加筋降低结构辐射声功率是没有意义的。     

某型高压油泵壳体表面辐射噪声特性研究

采用有限元与边界元联合求解的方法对高压油泵壳体表面辐射噪声特性进行研究。利用Pro/E软件建立了高压油泵壳体三维模型,利用Abaqus软件求解其表面振动响应,把其结果作为在Virtual.Lab Acoustics软件中边界元求解辐射声场时的边界条件,并分析了对整体表面辐射噪声声功率贡献较大的部位,计算结果与试验结果吻合较好,表明该方法可行性高,并为后续高压油泵结构的改进设计提供了参考。     

《简支板辐射噪声的结构优化控制与仿真》

以简支矩形板为例,利用时域声辐射模态进行噪声的结构优化控制。已有研究表明时域辐射模态能独立地辐射声功率,并且振动结构辐射的声功率主要由第一阶辐射模态的声功率决定。在此基础上进行简支板辐射噪声的结构优化控制,并对最优控制力源的位置进行了讨论和分析。最后设计自适应前馈控制系统对控制效果进行仿真验证。     

水下圆柱壳低频声辐射特性及有源控制

利用振动模态及声辐射模态分析水下有限长圆柱壳低频模态辐射特性。计算各阶周向振动模态对辐射声功率贡献;将各阶周向模态下轴向振动模态分为奇、偶模态组,分析低频范围内振动模态组与声辐射模态对应关系;以主导声辐射模态声功率为目标函数对水下有限长圆柱壳低频声辐射进行有源控制。结果表明,低频范围内水下简支圆柱壳受径向点力激励时,仅前几阶周向振动模态对辐射声功率有贡献;同一周向振动模态下轴向为奇(偶)振动模态组产生的声功率与具有相同周向阶数而轴向为偶(奇)声辐射模态产生的声功率对应。通过控制前几阶主导声辐射模态即可完成对水下有限长壳体低频辐射噪声抑制。     

基于ESO和GA的约束阻尼板声辐射优化设计

采用有限元法,建立约束阻尼板的动力学模型;结合瑞利积分方程推导板结构的振动辐射声功率。建立以辐射声功率最小化为目标函数,以约束阻尼材料布置位置和厚度为设计变量的约束阻尼结构声辐射优化模型。提出基于渐进优化算法(ESO)和遗传算法(GA)的约束层阻尼板振动声辐射的分层优化设计策略,获得约束阻尼材料的位置和厚度优化配置。结果表明:在保持附加质量不变的条件下,以约束阻尼材料布置位置最优的约束阻尼板为初始结构,对各区域约束阻尼材料的厚度重新配置,能够获得更好的结构振动辐射声功率的控制效果。     

发动机机体辐射噪声优化方法研究

针对某发动机机体辐射噪声突出的问题,本文在采用多体动力学、有限元法和边界元法的基础上,提出利用Minitab软件中的DOE多目标分析手段对发动机辐射噪声进行优化的方法,以该发动机机体为研究对象,对影响机体辐射噪声的7个因素进行研究,使用较少的组合次数得到机体中对辐射噪声声功率、质量等参数的主要影响因素及各因素之间的交互关系,并根据相关影响情况,选取辐射噪声声功率和质量两个主要参数重新调整各因素的参数值对机体进行优化。结果表明：通过Minitab软件优化后该机体的辐射噪声声功率减小了1.54dB(A),和计算模拟值较吻合,提高了优化效率,且达到目标值要求。为发动机机体辐射噪声的优化提供了崭新的思路。     

约束阻尼板结构振动声辐射优化

根据经典薄板理论,建立约束阻尼板有限元模型,将其视作镶嵌于无限大刚性障板,利用Rayleigh积分法推导结构的辐射声功率及灵敏度表达式。以一阶峰值频率或频带激励下的声功率最小化为目标,约束阻尼材料体积分数为约束条件,建立拓扑优化模型,采用渐进优化算法,编制了优化计算程序,获得了约束阻尼材料的最优拓扑构型,并与全覆盖板及基板的辐射声功率进行了对比。研究表明：以声功率最小化为目标,对约束阻尼材料布局进行拓扑优化,能有效抑制结构的振动声辐射,为结构低噪声设计提供了重要的理论参考和技术手段。     

水中有限长纵向加肋圆柱壳体振动与声辐射影响因素研究

本文以水中有限长纵向加肋圆柱壳体为研究对象,推导了水中有限长纵向加肋圆柱壳体的声固耦合振动方程,其中纵向肋骨的作用表现为在基本圆柱壳体声固耦合振动方程中增加相应的附加阻抗,因此壳体的振动和声辐射由壳体机械阻抗、辐射阻抗和纵向肋骨附加阻抗决定。通过数值仿真算例对外力激励下有限长纵向加肋圆柱壳体振动与声辐射影响因素进行了研究。结果表明纵向加肋对水中圆柱壳体的辐射声功率影响不大,但壳体表面平均振动速度明显降低,而材料损耗因子对几乎所有频段内水中圆柱壳体的辐射声功率和表面平均振动速度都有明显抑制作用。     

壳间连接形式对双层壳声辐射性能的影响

研究流场中受径向点激励的有限长双层圆柱壳壳间用实肋板连接或用托板连接对其振动和声辐射性能的影响。壳体的振动用Flügge壳体方程描述,将加强构件等价为对内外壳体的支持力,实肋板作用可以等价为周向、轴向和径向三个方向的力和轴向弯矩作用到壳体上。托板近似简化为拉压杆件进行计算,并推导了托板的动反力公式,然后将其引入壳体振动方程,最后求解双壳体声-流体-结构耦合方程,计算结果用辐射声功率、表面振动均方速度级和辐射效率的形式表示。在数值分析部分,讨论了壳间连接型式变化对双层圆柱壳的声辐射性能的影响,分析了托板和实肋板的差别。得出结论:壳间连接越紧密,对应的双层加筋圆柱壳的辐射声功率越高。     

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。     

倾斜蜗舌对多翼离心风机流场及噪声的影响

利用Fluent软件对常规直蜗舌多翼离心风机与倾斜蜗舌多翼离心风机进行流场和噪声的数值模拟研究。研究结果表明：倾斜蜗舌对多翼离心风机速度场的影响主要集中在蜗舌区域,对其它区域影响较小。倾斜蜗舌减小蜗舌区域的速度,同时改变蜗舌表面的流体速度矢量,减小蜗舌区域的局部旋流。在相同转速下,多翼离心式风机采用倾斜蜗舌结构虽然流量降低5.67 %,但是叶轮的功率降低9.13 %,噪声也降低12.2 dB,降低能耗和噪声效果都比较显著。     

离心式风机蜗壳的振动与声辐射控制

迄今在处理风机的振动和噪声问题中,多数是针对风机内部的流场特性。而蜗壳的振动和噪声的辐射也是一个不容忽视的课题。为此,首先对蜗壳本身进行振动模态的分析,运用软件仿真和实验方法分别获得风机蜗壳的前六阶模态,根据风机蜗壳模态分析得到的各阶模态的振型图得出蜗壳振动强烈的部位。在这些位置处黏贴丁基阻尼材料对风机蜗壳的振动进行控制。通过软件仿真和实验方法分别对控制前和控制后的风机蜗壳进行声辐射的测量并进行分析对比。结果表明风机蜗壳的辐射噪声量已有了明显的降低。     

Performance of a half‐height,innovative cooling fan

Abstract

An innovative cooling fan with distinguishing features such as ultra thinness, high performance, and quietness is proposed for notebook computers. In particular, the configuration of the proposed fan allows it to suck the largest volume of hot air from surfaces along the vertical direction and expel exhaust air onto the side surface along the horizontal direction, therefore, thinner notebook PCs can be designed. In order to achieve these characteristics, unique designs are required; a 13‐blade impeller is designed for the centrifugal fan in stead of the common conventional design for axial fans, which is a complicated centrifugal blade shape design. A flat rectangular casing for the fan is designed with external dimensions of 89 mm × 76 mm × 13 mm. The casing contains a rotor impeller and a volute; the design of curved throat of the volute is complicated. The top and bottom surfaces, each, have one circular inlet hole. The side surfaces each have a long rectangular outlet hole. In this study, we focus on the P‐Q performance curves of this centrifugal cooling fan designed for notebook PCs, the P‐Q curves are obtained by numerical analysis and tests based on the AMCA standard 210–85. When this fan is subject to real operating conditions, with regard to the maximum flow rate to the near cut‐off point, the pressure P gradually increases from the fan inlet to the fan outlet. The average percentage (%) error in the flow rate Q was determined by both numerical analysis and AMCA test. Additionally, from the result of the standard CNS‐8753 noise test, the fan noise level is 30～33 dBA and the flow field around the inlet, the outlet and the flow passage can be visualized by Particle Interference Visualization (PIV). Finally, according to the P‐Q curve, it can be inferred that this cooling fan outperforms other comparable regular products available. The noise level is satisfactory, and the heat removal is good; hence this design is proposed for application in industry.     

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。     

螺旋桨激励水下壳体振动噪声数值研究

为真实模拟壳体噪声的激励源特性,建立螺旋桨-轴系-壳体耦合系统有限元模型,以CFD计算得到的螺旋桨非定常载荷作为激励源,采用模态叠加法计算耦合系统强迫振动响应;分别以桨叶表面偶极子声源和耦合系统表面振速作为边界条件,采用声学直接边界元法计算螺旋桨直接辐射噪声和耦合系统振动噪声。数值计算结果表明:两种噪声的声压级都随螺旋桨转速的增加而增大,其中振动噪声增幅较小;耦合系统振动噪声声压级随轴承刚度的增加而增大;两种噪声的声压级在量级上较为接近,在频谱及声压分布上具有各自的特征,在预报耦合系统水下辐射噪声时应综合考虑两种噪声的影响。     

风机盘管离心风机的CFD降噪分析与优化

为解决某风机盘管的离心风机在运行时噪声大的问题,本文基于CFD分析方法,对风机盘管机组空气侧进行流态分析,研究离心风机的内部流动特性,并基于分析结果重新设计风轮及蜗壳。经优化后的离心风机内部流态得到明显改善。将原始方案和优化方案进行试验验证,结果显示,新设计的离心风机在相同风量下的噪声值比原始风机下降4.7dB(A)。     

基于流固耦合与多目标拓扑优化的低噪声塑料机油冷却器盖优化设计

机油冷却器盖属于薄壁件,距离振动激励源较近,容易产生较大的振动噪声,且内腔冷却液的存在对机油冷却器盖的振动噪声有着很大的影响。为有效的对塑料机油冷却器盖的振动噪声进行仿真研究及优化,将流体冲击压力作为预应力的同时,结合塑料机油冷却器盖与内腔流体的流固耦合模型,采用流固耦合的方法对塑料机油冷却器盖的振动噪声水平进行了预测评估;根据预测结果,识别出对噪声贡献度较大的耦合模态频率;以降低塑料机油冷却器盖整体噪声为总目标,以提高各贡献度较大的耦合模态频率为子目标,利用加权指数法建立了多目标优化函数,对塑料机油冷却器盖结构进行了多目标拓扑优化。结果表明,优化后降噪效果明显,总声功率级降低了1.79 dB。     

空调室内机贯流风扇流动噪音的仿真研究

空调室内机空气流动噪音是影响室内舒适性的重要因素,为此对室内机贯流风扇的非定常流场及噪音特性进行了数值分析。采用非均匀滑移网格和RNG k-ε湍流模型对不可压缩流体非定常流动的Navier-Stokes方程进行求解,并采用Ffowcs-Williams and Hawkings模型对空气流场和噪音进行关联,对空调室内机内空气非定常流场及流动噪音进行数值分析,并与实验结果进行比较。结果表明,采用此方法对计算的流动噪音的声音品质和声谱特性都与测量结果有较好的吻合,为空调器空气流场的优化设计和降低空调器风扇及空气流动噪音的研究提供了有效工具。     

Gasdruckschwingungsverteilung im Meridianschnitt von Seitenkanalverdichtern

The blade pass and the turbulent eddy flow in unsteady pressure field of the side channel cause heavy gas pressure oscillation in the side channel with negative concomitant phenomenons, mechanical vibration stimulus of the compressors casing and noise emission from the compressor. The gas pressure oscillation isn´t homogeneous distributed in the side channel, but it shows a topology with considerable gradients in profile of the side channel at α_K = constant with more intense dependence in circumferential direction. Gas pressure oscillation can be characterized by RMS, peak value of gas pressure oscillation and amplitude value of gas pressure oscillation at blade rotation frequency as main stimulating frequency. In this report experimental results of gas pressure oscillation of a side channel compressor are presented.