离心风机低稠度扩压器气动性能及噪声特性的试验研究

对一高速离心风机低稠度扩压器的气动与噪声特性进行了试验研究。结果表明,在很宽的运行工况范围内,设计良好的低稠度扩压器静压恢复系数是无叶扩压器的5~7倍。设计低稠度扩压器时,应避免过大正冲角或负冲角,在0°~1.5°范围内比较合适,大的负冲角有利于降低风机的气动噪声。合适的叶栅稠度有利于提高扩压器性能,稠度为0.7时的气动性能最好,小的叶栅稠度有利于降低风机气动噪声。     

斜流压气机扩压器流场的数值模拟

用数值模拟方法研究了某高压比斜流压气机级,并对最大效率工况点的扩压器内部流场进行了初步分析。结果表明,斜向扩压器的最大静压恢复系数为0.525,轴向扩压器为0.502;斜向扩压器叶片压力面附面层大面积分离,造成严重的气动损失,使得其总压恢复系数较低;轴向扩压器只在叶片吸力面出现部分附面层分离,总压恢复系数相对较高;经过一排斜向叶片扩压器和一排轴向叶片扩压器,气流流动方向与子午面的夹角总共扭转了大约50°,扭转角度过大因而附面层分离严重,是造成扩压器性能下降的主要原因。     

基于NACA翼型的燃气轮机排气扩压器支撑保护罩气动外形优化研究

针对某型号燃气轮机径向排气扩压器支撑保护罩气动特性问题,基于保护罩原气动型线,结合NACA翼型对其进行了优化,并设计了两种新的气动外形。采用稳态和瞬态数值模拟的方法研究了配有10%、50%、90%这3种不同支撑保护罩的排气扩压器径向高度横截面的马赫数分布,支撑保护罩下游的总压损失系数,排气扩压器的静压分布、静压恢复系、通道涡、出口静熵以及透平末级静叶、动叶尾迹对排气扩压器静压恢复系数的影响。稳态研究结果表明:新设计的两种支撑保护罩气动外形延迟了保护罩表面气流分离,其下游总压损失系数降低,排气扩压器静压恢复系数有明显提升;瞬态研究结果表明:透平末级静叶和动叶尾迹对径向排气扩压器静压恢复系数影响较小。     

吸油烟机用多翼离心风机错齿叶轮设计研究

提高吸油烟机气动和噪声性能对改善人们的生活品质具有十分重要的意义。本文首先针对某型号吸油烟机的气动和噪声性能进行了数值模拟,并将数值模拟结果与试验结果进行了对比,验证了数值计算模型和计算方法的有效性。其次将贯流风机常用的叶轮分节交错结构应用到吸油烟机的风机叶轮中,得到了一种新型的错齿叶轮,并对错齿叶轮吸油烟机的气动和噪声性能进行了数值和试验研究。数值和试验研究表明,相比于原型吸油烟机,带错齿叶轮的吸油烟机总压和效率基本保持不变,风量增大0.89 m~3/min,噪声降低0.78 dB。分析其作用机理,发现多翼离心风机的蜗舌处的压力变小,压力梯度降低,蜗壳出口处的速度变大,因此整机的流量得到提高,噪声有所下降。错齿叶轮能够在0～2 000 Hz的低频段有效降低烟机噪声,在2 000 Hz以上的高频段降噪效果不明显。     

采用仿海鸥翼型叶片提升轴流风机气动性能的研究

为提升轴流风机的气动性能,受到具有良好滑行飞行性能的海鸥翅膀独特的翼型结构的启发,本文研究通过提取海鸥翅膀特定截面位置处的翼型结构应用于轴流风机的叶片设计中,考察了叶片仿生设计对空调器用轴流风机气动性能的影响。首先采用数值计算方法求解定常流动雷诺时均Navier-Stokes方程,对仿海鸥翼型叶片的轴流风机的气动性能及其内部流场进行分析,然后采用大涡模拟方法和FW-H声类比方法对轴流风机的气动噪声进行数值预测。结果表明：在相同的设计转速下,仿海鸥翼型叶片的轴流风机的气动效率提高了3.1%;在相同风量条件下,仿海鸥翼型叶片的轴流风机的噪声相比于原型风机降低了约1.0dB(A)。采用仿海鸥翼型叶片,风机叶片表面的静压分布均匀,叶片中段的压力脉动明显减少。同时,在风机进口轮毂处和叶顶区域,流动分离被抑制,叶片尾迹涡脱落引起的气流脉动和气流不均匀性相对减弱,这就有效提升了轴流风机的气动性能。     

轴流风机气动性能与气动噪声的模拟和实验研究

本文对某改进前后的弯掠叶片轴流风机进行了气动和噪声性能的实验和数值模拟。气动计算采用了定常转动坐标系结合SIMPLEC算法和标准k-e湍流模型,获得风机静压和叶片尾涡特征宽度分布,采用Fukano噪声简化模型获得测量点线性声压级;气动噪声模拟采用非定常滑移网格方法,利用FW-H声压模型获得声学接收点处的噪声频谱。结果显示,气动性能计算与实验较符合,噪声结果有偏差。     

叶片数对轴流风机气动性能影响的数值研究

叶片数量是影响风机气动性能与经济性的重要因素。本文针对空调器室外机用轴流风机的性能要求，设计了二叶片、三叶片和四叶片轴流风机。采用数值计算方法，研究了叶片数量对轴流风机气动性能的影响。研究结果表明：叶片数量越少，湍流度越大，风机进出口气流扰动加剧，气动涡流噪声也随之增大；二叶片风机由于其叶片数最少，其出口风量相比四叶片风机减少了23.5%，三叶片风机相比四叶片风机其出口风量减少了4.7%。随着叶片数量的减少，尽管风机做功能力有所下降，但叶片用材减少，风机的加工制造成本也相应降低。     

矿用对旋轴流风机气动噪声分析

针对矿用KDF-5局部通风机振动剧烈和噪声大等问题,通过实验采集风机内部流场压力脉动和出口处噪声信号,利用数值模拟,对风机内部流场及气动噪声进行分析.说明不同工况时风机内部流动对风机噪声的影响,并预估出风机出口处噪声频谱特性.给出风机两级叶片的静压时间导数,分析主要噪声源的位置.找出降低风机噪声的途径,改进风机的气动参...     

叶片尾缘凹陷结构对空调用轴流风机性能的影响

根据建立的窗式空调用室外机的数值仿真模型,首先对室外轴流风机的风量-静压特性进行数值研究,通过与实验测量的比较,验证了本文数值计算的有效性。考虑到轴流风机降噪的要求,本文研究了两种叶片尾缘凹陷结构对轴流风机气动性能和噪声的影响。进一步考虑到轴流风机风量的提升要求,考察了叶片高度变化对轴流风机风量和噪声的影响。研究结果表明,轴流叶片尾缘的凹陷可以改善叶片表面压力分布,减小叶轮叶片尾迹,降低室外风机气动噪声。在不同转速下对空调用室外轴流风机的风量和噪声进行测量,发现在小风量条件下采用叶片尾缘凹陷结构可降低风机噪音1.0d B以上;在大风量条件下,采用叶片尾缘凹陷结构,降噪效果有所下降。如果保持叶轮转速和半径不变,在可装配条件下,叶片高度从58mm增加到79mm,空调用室外轴流风机的风量较原型增加了75m~3/h,增幅达15.5%。     

CFD在轴流风机噪声预估中的运用

探讨了现有轴流风机噪声预估方法的特点，提出了利用流场三维数值模拟数据和尾迹脱落噪音模型进行噪音预估的方法，预估声压与样机测试值比较吻合。该方法在工程上简便可行，在风机的设计及改造过程中易于综合考虑噪音指标。     

弦向掠叶片对动叶可调轴流风机性能影响模拟

叶片弦向弯掠技术是提升轴流风机气动性能的有效手段。针对带后置导叶的OB-84型单级动叶可调轴流风机,利用Ansys数值软件,对比叶片掠设计前后风机的性能曲线和内流特征,开展静力结构特性分析并进行了噪声预估,探究了前掠角度在不同动叶安装角下的影响。结果表明:设计安装角下,前掠叶片能有效提高叶轮做功能力和导叶扩压能力,减少泄漏损失,提升风机整体性能,在小流量侧和大流量侧效果更明显;设计流量下前掠8.3°性能最优,全压和效率分别提升2.1%和1.68%,但气动噪声有所增大;叶片掠向改型后虽变形增大,但仍满足材料强度要求;在变安装角下,前掠叶片风机性能均有所降低。设计安装角下所得最佳前掠角度适用于长期带基本负荷的轴流风机。     

采用附加导叶的低压轴流风机气动噪声试验研究

在分析低压轴流风机气动噪声源及其理论模型的基础上，提出了在风机工作轮叶尖与沿叶高上、中、下后缘处设置附加导叶装置的方案，以控制叶尖间隙噪声与沿叶高各基元时栅叶片上尾缘脱落涡的湍流噪声。试验风机对比试验结果表明，采用这种附加导叶的低压轴流风机，与不带附加导叶的同类风机相比，气动噪声有明显的降低，测试值与湍流模型吻合较好；改善了叶面流速分布，提高了风机效率。     

凹坑叶片对前置机架轴流风机的性能影响研究

受高尔夫球表面凹坑减阻设计启发，本文研究了在风机叶片表面制造小凹坑来提高风机的气动性能。本研究通过数值计算和实验测试对比了原型叶片和凹坑叶片对8038前置电机架轴流风机的气动性能的影响。数值结果表明：前置电机架使得叶轮流道速度分布不均匀，气流在电机架后形成速度亏损并形成大尺度旋涡。风机出口处的压力脉动主频为风机的叶频。凹坑叶片明显改善了流道内速度梯度分布，减小了前置电机架绕流旋涡的尺度以及风机出口处压力脉动幅值。实验测试凹坑叶片风机最大流量提高了3.2%，最大压力提高了1.4%，在失速点最大压力提高了8.3%，噪声降低了0.5dB(A)，性能提升效果明显，该研究为轴流风机的优化设计提供了参考。     

仿鸮翼叶片对轴流风机气动噪声特性的影响研究

基于逆向工程技术提取长耳鸮翅膀沿展向40%位置处的截面型线进行仿生翼型叶片重构,按照型线厚度分布规则应用于轴流风机叶片的改型设计中。由于轴流风机叶片的弯掠变化对风机气动性能有较大的影响,本文以原型风机的中弧线分布为依据,采用鸮翼的厚度分布进行轴流风机叶片的仿生设计。采用大涡模拟方法结合声类比FW-H方程的求解,对轴流风机的气动性能和噪声进行了数值模拟计算,并与原型风机性能进行比较,揭示了仿生叶片对轴流风机气动性能和噪声的影响。研究结果表明:仿生翼型既能保证轴流风机的气动性能,又能在一定程度上降低轴流风机的气动噪声。仿鸮翼叶片特殊的厚度分布有效降低了叶片表面的非定常压力作用和叶片表面的声压脉动强度。从获得的轴流风机的气动噪声频谱图可以看出:采用仿鸮翼叶片能够降低轴流风机中低频区域的宽频段噪声和离散噪声。     

高速离心风机前缘倾斜叶片扩压器的降噪机理研究

采用噪声试验及定常和非定常数值模拟方法,研究了一高速离心风机前缘倾斜叶片扩压器的降噪机理。对比研究的两种叶片扩压器为前缘无倾斜和前缘有倾斜的圆弧叶片扩压器。通过研究离心风机叶片扩压器进口斜切对气流脉动压力的影响揭示其降噪机理。结果表明,所研究的150°前缘倾斜扩压器,既提高了风机性能,又有显著降噪效果。所研究高速离心风机,其离散频噪声占主导地位,集中在叶片通过频率及其二次谐波频率处。无倾斜的原始扩压器表面脉动压力主要特征是,波动幅值大,不同几何点之间基本同相位,脉动压力叠加效果显著,所以产生的气动噪声大。150°前缘倾斜扩压器,由于前缘倾斜切割,为叶轮盘侧出来的高速气流留出缓冲空间,在扩压器叶片前缘面上的气流冲击很快衰减,盘侧表面脉动压力幅值大大下降,这是其噪声降低的主要原因。前缘倾斜扩压器,由于前缘倾斜切割,各几何点之间的脉动压力存在相位差,所以叠加效果不明显,这是其气动噪声下降的次要原因。     

级环境下斜流压气机叶片扩压器气动优化设计

以某斜流压气机的叶片扩压器为研究对象,采用人工神经网络和遗传算法相结合对其进行气动优化设计.优化后,斜流级总压比提高了3.85％,效率提高了2.07％.叶片扩压器静压恢复系数和总压恢复系数也分别大幅提高至0.7和0.95的水平.与原方案相比,扩压器叶片最大负荷点从10％弦长后移至25％弦长.扩压器叶栅通道靠近机匣区域的...     

基于仿生蜗舌的离心风机降噪研究

以某型离心风机为研究对象，针对风机运行时的噪声问题，运用仿生学原理对蜗舌进行改型设计，在贝壳类生物中得到启发，设计出交错阶梯型的蜗舌结构。采用雷诺时均方程和声类比相结合的方法对离心风机进行流场以及声场的数值模拟，分析了仿生蜗舌对风机性能、流动特征及气动噪声的影响。结果表明：仿生蜗舌对风机性能影响不大；额定工况下，仿生蜗舌结构风机出口附近的噪声降低了2.8dB，风机整体辐射噪声降低了3.3dB；对离心风机内部的流动特征以及噪声特性进行分析，发现仿生蜗舌处的速度分布更加均匀，抑制了蜗舌处的流动分离现象，在低频段内蜗舌处的压力脉动有所下降，表明风机在运行时的噪声得到了一定的控制。     

叶顶间隙和导流罩的安装位置对轴流风机流场的影响研究

为研究由换热器和轴流风机组合而成的矩形流道的内流场,合理匹配轴流风机与矩形流道的特性,提升轴流风机的气动性能,通过改变导流罩和风机之间的径向间隙以及风机出口轮毂端面距导流罩出口端面的距离,利用数值模拟方法对轴流风机的流场特性进行分析,并通过试验验证了数值模拟的正确性。结果表明:当导流罩与轴流风机的径向间隙为2 mm,风机出口轮毂端面距导流罩出口端面的距离为0 mm时,效率相对最高,提升幅度分别为82.67%和55.88%,同时风机出口轮毂端面距导流罩出口端面的距离为0 mm的出口静压相对最大。     

基于交错叶轮技术的横流风机气动声学特性研究

为了有效降低空调器室内机横流风机离散频率噪声,采用试验和理论分析方法研究交错叶轮技术对空调器室内机横流风机气动及声学性能的影响。对节间交错角度分别为0°、3.50°、4.00°和5.14°的横流风机气动声学试验结果显示,节间交错叶轮可在不影响横流风机气动性能的基础上,有效降低离散频率噪声,但对宽频噪声影响不大。建立基于Lighthill声类比理论以及傅里叶变换性质的横流风机离散频率噪声预测模型,用于分析不同叶轮交错角对横流风机离散频率噪声的影响。理论分析结果与试验测量结果吻合较好,该模型可有效地分析横流风机节间交错叶轮交错角度与叶片通过频率及其谐波分量处噪声的关联。以此为基础,进一步探讨横流风机节间交错叶轮最佳交错角的设计方法。     

基于鸮翼羽表面结构的风机叶片仿生降噪研究

基于对典型动物长耳鸮减阻降噪耦合功能的研究,揭示了其快速无声捕食主要取决于独有的翼羽序贯排列方式,将其结构重构于轴流风机叶片,设计了仿生非光滑轴流风机叶片。采用对比试验以及正交试验极差分析方法,研究该仿生结构对风机叶片气动噪声的影响。结果表明,仿生轴流风机的气动噪声值较低,最大降噪率为2.61%。最后重点阐述了仿生风机叶片的降噪机理,数值分析表明,非光滑叶片表面结构可降低翼型表面紊流附面层压力脉动强度,有效延缓翼型绕流场附面层分离及尾涡脱落;规则排列的条纹结构具有良好的导流作用,可降低气动噪声。