工程车辆风扇与散热器匹配噪声性能研究

冷却系统是工程机械最主要的噪声源之一,国内外缺少风扇与散热器协同匹配装置,传统设计以经验方法为主,难以满足日益复杂的现代工程机械产品设计要求,噪声性能验证往往在整机上验证,费时费力,并难以衡量多因素变量影响,现有标准在噪声测量方法是基于工程法与简易法,测量的是声压级,易受到周围环境、测量位置的影响。如何设计冷却系统使其在最优工作状态,工程车辆不仅需要提供充足的散热能力,而且还需要所产生的噪声小。结合上述背景,提出以两款不同类型的风扇为研究对象,一种扇叶为直线型风扇,一种是扇叶为弧线型风扇,设计了半消声室环境下的冷却风扇与散热器匹配台架,制定了具体噪声测试实验方法,运用精密法,采用6个测量位置计算声功率级,研究了单体风扇以及与散热器匹配后的噪声变化规律。测试结果表明,风扇与散热器匹配后比风扇单体噪声要大,不同类型风扇与散热器匹配后噪声增加量不同,并得到了相应的经验数据,为工程车辆整机的低噪声设计提供了参考依据。     

起飞状态下发动机风扇噪声变化趋势的预测

飞机的起飞过程中,整机噪声几乎由发动机贡献,而风扇部件产生的气动噪声则是发动机总噪声的重要组成部分。分析了风扇噪声的组成,采用Heidmann风扇噪声模型,应用matlab软件进行编程实现起飞状态下的风扇噪声值预测,并对实际环境因素影响进行修正,以某型飞机的配装发动机CFM56-7B为算例,计算多个点的噪声数据并研究其噪声变化趋势,通过噪声值计算数据表明,地面预测点所得的风扇有效感觉噪声级EPNL随着水平距离的增加而产生变化。结果表明:Heidmann风扇噪声模型算法用于实际民航飞机的发动机风扇噪声预测时,具有较高的准确性,并可作为飞机噪声适航取证阶段的噪声预测参考方法。     

转静子间距比对发动机风扇噪声预测算法的影响

发动机风扇作为涡扇发动机最主要的噪声源之一,因此,对风扇噪声预测模型的影响因素进行评估对新型发动机的设计制造和适航评估具有重要的意义。通过对风扇噪声的产生机理及声音在传播过程中的影响因素进行研究,利用MATLAB软件进行编程,分析了在不改变其它参数的前提下,通过改变风扇转子和静子间距比对风扇噪声的预测结果的影响,为发动机在设计阶段的降噪和控制噪声提供一定的理论依据。     

柴油机空气动力噪声分析及控制方法研究

柴油机因为具有经济性和排放性等优点而受到广泛应用,但同时它也会产生很大的噪声。讨论了柴油机的噪声危害,按辐射方式对柴油机噪声进行了分类,并重点分析了空气动力噪声,分别从进气、排气和风扇等方面介绍了柴油机空气动力噪声的产生机理和控制方法。研究表明,进气噪声和排气噪声的控制大多采用添加消声器的方法,风扇噪声的控制大多从风扇的结构参数和布置形式着手考虑。介绍了CFD建模及仿真分析噪声的思路方法,为后续优化设计打下基础。但在降低噪声的同时,必须保证风扇的其他性能参数达到所需要求。     

电子器件散热串联轴流风扇短管降噪试验

对两台电子器件散热轴流风扇采用不同方式串联时的气动噪声特性开展试验研究。首先利用风扇等高平面内环形布置的传声器阵列对单风扇和串联风扇的远场噪声进行测量,发现串联风扇相比单风扇具有更高的宽频噪声和更复杂的单音噪声特性。然后对比加装方框、蜂窝和短管中间连接件的串联风扇在不同转速下的噪声声压级指向性分布,发现短管连接件对串联风扇的单音和宽频噪声均具有良好的降噪效果,其中设计转速下单音相比方框连接的串联风扇下降1.2dB(A),宽频下降0.5dB(A)。最后,提出串联风扇的两段短管降噪方法并验证了其在多转速运行工况下的降噪效果。论文对串联电子器件散热风扇气动噪声的研究可为工程应用中的降噪措施提供参考。     

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。     

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。     

基于相似设计理论的自通风型牵引电机风扇降噪优化

本文详细论述了风扇相似设计理论在牵引电机风扇性能及噪声优化应用中的方法,依据某气动性能较好的参考风扇设计了适合自通风型牵引电机的低噪声新风扇来替换原有风扇。同时基于自通风型牵引电机的非定常流场仿真结果,建立有限元声学计算模型,仿真计算了该电机在最高转速下的气动噪声,获取了由电机风扇产生的气动噪声幅值与频谱特性。通过对安装原风扇与优化后风扇电机的气动噪声计算结果进行对比,表明安装相似理论设计风扇的电机在高转速时有非常明显的降噪效果,达到了优化设计的目的。同时表明风扇相似设计理论在自通风型牵引电机降噪设计中具有一定的应用前景与推广价值。     

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     

汽车起重机加速行驶车外噪声研究

本文通过定置模拟噪声试验,采用平面阵列测试法确认汽车起重机加速行驶车外噪声主要噪声源在发动机附近,再通过声压频谱分析和排除法对比试验,进一步确认发动机噪声和风扇噪声是主要噪声源。通过降低发动机燃烧噪声、风扇噪声及隔绝主要噪声源对外辐射三个方面降噪措施,车辆顺利通过欧盟ECE R51车辆加速行驶车外噪声测试。     

某轮式装载机噪声测试及控制

以某轮式装载机为研究对象,采集机外辐射噪声数据并进行频谱分析,确定主要噪声源为风扇噪声。通过更换风扇、降低转速以及加强声学包裹等降噪方案,有效地降低了装载机的机外辐射噪声。     

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。     

空调器室外机组风扇转速和防护网对气动噪声的影响

采用试验研究的方法,分析了空调器室外机组的风扇转速和防护网对气动噪声的影响。通过测量发现：风扇转速和防护网钢丝直径对噪声频谱分布有重要的影响。     

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。     

导流罩安装位置对轴流冷却风扇性能的影响

通过试验研究,对比了导流罩在3种不同相对轴向位置下的风扇性能.结果表明:当叶片后缘位于导流罩出口平面内时,风扇的气动性能和噪声指标均达到最佳.     

基于CFD的发动机冷却风扇噪声计算

通过建立风扇在半消声室内的简化模型、划分网格,利用CFD（Computational Fluid Dynamics）软件Fluent对其进行稳态计算,并根据获得的稳态流场数据利用软件中的FW—H噪声模型得到风扇的噪声。文中对外径相同的两款风扇进行了噪声计算,并将计算结果与半消声室内两风扇的测试噪声进行了对比。结果表明,文中的稳态计算风扇噪声的方法是可行的,在工程实际中可用于风扇设计初期的噪声计算。     

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。     

汽车空调冷凝器风扇噪声与空调性能研究

为降低成本,在保证车辆品质的情况下,将汽车的两个冷凝器风扇减为一个,经匹配后发现噪声偏大。为解决该问题,对噪声的来源进行识别和分析,发现风扇是噪声偏大的主要来源,并通过测试验证以调整风扇马达规格来达到降噪效目标并保持空调制冷性能不降低。     

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。     

后置柴油机客车的降噪试验

本文以后置柴油机客车为对象，进行整车的远场、近场、噪声分离等多项试验，通过分析计算噪声样本的偏相干函数、噪声频谱，确定冷却风扇噪声、排气消声器噪声、发动机右侧传出噪声是该车的主要噪声源。在不改变该车主要结构的前提下，采用玻璃纤维吸声材料对发动机罩等部位进行屏蔽，加大冷却风扇直径降低风扇转速；在排气管消声器外包扎吸声材料等措施进行对比降噪试验，达到较好的整车降噪效果。