离心通风机气动噪声数值研究的现状与分析

归纳与分析了离心通风机气动噪声数值研究的现状,对涡声理论在宽频噪声研究中的可行性进行了探讨,并指出了目前离心通风机气动噪声数值研究所面临的主要问题.可为离心通风机气动噪声产生机理和数值预测的研究提供参考.     

轴流式通风机离散噪声的大涡模拟研究

采用计算流体动力学(CFD)和计算声学(CAA)相结合的方法,对轴流式通风机的离散噪声进行了数值模拟。在定常流动数值计算的基础上,利用宽频声源模型确定了轴流风机主要气动噪声源的位置;采用大涡模拟(LES)方法结合FW-H声学模型,模拟了轴流风机的离散噪声分布。研究结果可为低噪声轴流风机参数优化和结构设计提供参考。     

动车组牵引变压器冷却风机气动噪声特性的试验和仿真分析

为研究动车组牵引变压器冷却风机的气动噪声特性,针对某型冷却风机进行气动噪声试验,得到在不同测点处的声压级和频谱特性。同时,针对该型风机建立仿真模型,模型中考虑电动机、支架等实际结构,结合计算流体力学方法和Lighthill声学比拟理论,对冷却风机的非定常流动特性和远场声场进行数值仿真,与试验数据进行对比。结果表明,通过大涡模拟得到的冷却风机噪声主要阶次与试验具有较好的一致性;在基于风机侧面评价点声压功率谱密度所估算声功率贡献量中,宽频带噪声占比为74.76%,是后续减振降噪的重点;阶次噪声占比为25.24%,结合仿真分析发现,阶次的主要来源为进风口动叶轮和出风口动叶轮处气流脉动压力所形成的偶极子声源,其中进风口第33阶次和出风口第10阶次最为重要。所得分析结果可为该型风机的气动性能和气动噪声的改进提供切实可行的参考依据。     

前缘锯齿形叶片对对旋轴流风机气动性能的影响

针对FBD No.8.0型矿用对旋轴流局部通风机,在叶片前缘部分由叶顶到叶根1/3段内开设锯齿结构。利用ANSYS数值分析软件,对比叶片开设锯齿形结构前后的性能曲线和内流特性,探究了前缘锯齿形叶片在不同锯齿结构参数下的影响。结果表明:在设计工况点下,前缘锯齿形叶片能有效提高叶轮的做功能力和碾压破坏叶片附近的涡,进而提高风机整体性能;一级叶轮前缘开设锯齿形结构对风机气动性能的改善要优于二级叶轮;相对齿高为0.56的一、二级叶轮均使用前缘锯齿形结构叶轮改善风机气动特性效果最佳,其全压与效率分别提高了4.52%和2.53%。     

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...     

Y4-73离心通风机叶轮的高比转速优化设计研究

为了提高Y4-73离心通风机在大流量工况运行时的气动性能,在原通风机蜗壳不变的基础上,优化设计了一种高比转速叶轮,结合试验和数值模拟对其气动性能进行分析并研究了3种不同叶型对该风机性能的影响。研究结果表明,与改进前相比,高比转速离心通风机最高效率点向大流量工况偏移,虽然风机最高效率点的效率较原风机降低了3%,但在实际应用的大流量设计工况下,效率提升了10%。在此工作点下,改进后的高比转速叶轮与原蜗壳匹配性更好,叶片负荷提高,在靠近蜗舌和叶轮前盘处的流态有较大改善。当风机叶片为板型时,在设计工况下效率较薄翼型风机提升了1%。板型叶轮叶道内的流动分离现象有所减弱,尾迹损失小,叶轮出口气流角较大,使得叶轮出口处有效通流面积增大,从而提升了叶轮的做功能力,同时减小了蜗壳内的流动损失。     

畸变进气条件下压入式矿用对旋主通风机失速机理研究

为了揭示畸变进气条件下,压入式矿用对旋主通风机内部非定常流动特性及失速机理,将分离涡模拟(Detached eddy simulation,DES)方法和出口节流阀函数相结合,对对旋风机三维全流道内的流动进行数值模拟与分析.结果表明:在节流阀系数为0.8的开度下,两级叶轮区域均出现了失速扰动,且扰动的起始位置均发生在叶...     

带扩散塔的矿用对旋式轴流通风机三维流场数值模拟

以带扩散塔的矿用对旋式轴流通风机为研究对象,应用计算流体力学软件FLUENT对通风机气动性能进行三维流场模拟,研究通风机内部三维流场的流动状况;结果表明:受扩散塔结构的影响,气流在进入扩散塔区域后其速度和方向发生了改变,导致气流在扩散塔出口处左侧区域的流动速度变得缓慢,而在扩散塔出口处右侧区域其气流的流动速度却变快。同时在靠近扩散塔左壁面区域出现了回流现象,从而造成了气流流速和压力在扩散塔出口处的分布极不均匀,加大了气流与右壁面的摩擦,进而降低通风机的气动性能。针对现有通风机扩散塔结构设计中存在的不足,文中提出了相应改进方案,该方案可以有效遏制扩散塔出口处回流的形成,改善通风机流道内气流的流动状况,同时提高矿用对旋式轴流通风机的气动性能。研究结果对矿用对旋式轴流通风机的优化设计具有一定的指导意义。     

防涡圈对离心风机性能影响的探讨

针对某离心通风机模型,研究了防涡圈对风机性能的影响。数值模拟和试验结果都说明了加装防涡圈后全压升和效率有所下降,这与以往的认知不完全一致。设计工况下,未加装防涡圈的通风机全压升比加装长防涡圈的风机高出约4%,效率高出约3%,内泄漏情况也会随防涡圈长度的增加变得严重;从内部流场可以看出,加装防涡圈减小了蜗壳内部的扩压空间,叶轮出口大尺度漩涡更加剧烈,影响了叶轮出口气流方向,并在叶轮出口产生回流现象,降低了通风机的全压和效率。因此认为对于不同压力系数和流量系数的风机,防涡圈对风机性能的影响规律是不一样的。     

多翼离心风机性能的数值计算和实验测量

采用基于Smagorinsky模型的大涡模拟(LES)方法及FW-H方程,对不同流量工况下多翼离心风机的压力、效率、噪声等性能参数进行了数值模拟,并通过实验测量,对数值方法和计算模型的有效性及结果的准确性进行了验证。研究结果表明:在多翼离心风机内,流动涡核区域主要集中在叶轮叶片靠近蜗壳出口区域;在叶片前缘由于气流的冲击存在着较大压力区,在叶片尾缘吸力面由于流动涡脱落存在着负压分离区;随着流量增大,风机的总压和静压逐渐降低,动压逐渐增大,效率也出现先升高再下降的波动。在大流量工况下,计算获得的风机噪声为68.3d B,实验测量噪声值为69.4d B。     

轴流式水泵非定常湍流数值模拟的若干关键问题

为准确捕捉轴流式水泵不稳定流场特征,采用雷诺时均法和大涡模拟方法对轴流泵非定常湍流进行数值模拟,并就相关问题进行深入研究。研究发现,与其他湍流分析方法相比较,大涡模拟方法在轴流泵非定常流场分析中具有更高的计算精度;同时将轴流泵进水流道与泵段一起进行流场计算后,发现叶轮进口的流动是极不均匀的,靠近弯肘形流道内侧的速度明显大于其他部位,这一现象与通常假定的轴流泵进口流动是均匀的设计与分析理论有很大区别。研究还发现,为了获得轴流泵流场内不同压力脉动频率成份,脉动计算的采用样时间应不少于8个旋转周期;轴流泵内部的水压力脉动幅值在叶轮附近区域沿半径逐渐增大,而在导叶出口之后沿半径逐渐减小。     

对旋轴流局部通风机叶片断裂原因分析与改进

通过建立有限元分析模型,对矿用对旋轴流式局部通风机叶轮进行应力、变形分析,分析出大机型叶片断裂的主要原因是叶轮结构与尺寸不合理,叶轮高速旋转时叶片根部的应力过大、安全系数过低.据此提出在叶片根部局部增加厚度的方法解决了该问题.同时,还对叶轮结构进行改进,减少了材料消耗,提高整机性能.样机试验及现场应用表明,改进后通风机叶轮的机械强度和刚度满足要求,叶轮质量减小20.8％,噪声降低2.31 dB,振动速度有效值降低1.5 mm/s,全压效率略有提高,稳定运行区域更广.该分析方法在同类产品中有应用的可能性.     

螺旋桨气动噪声数值模拟和实验研究

针对某飞机螺旋桨开展气动噪声数值模拟和实验研究。气动噪声模拟采用非定常滑移网格方法,运用大涡模拟和FW-H模型获得声学测量点的噪声频谱。实验测量选在露天场地进行整机静态测试。通过螺旋桨各测点声压级计算结果与实验对比分析,证明了数值计算的准确性。基于计算模型和方法,分析了螺旋桨在三种转速下旋转区声压级分布规律。研究表明:旋转区声压级随转速逐渐增大;螺旋桨叶尖涡及前缘分离涡在桨叶表面形成较大压力波动,为螺旋桨主要噪声源。     

矿用对旋风机噪声识别技术研究

针对目前矿用对旋轴流局部通风机噪声较高问题,对风机噪声进行了测试,利用频谱分析技术对噪声进行识别。结果表明:对旋风机的噪声主要由气动噪声构成,噪声尖峰主要表现为I、II级叶轮旋转噪声、干扰噪声及其高次谐波噪声。涡流噪声随着载荷的增加而增大,低频噪声随载荷增加变化不明显,高频噪声随载荷增加而增大。     

煤矿通风机气动噪声的分布特性研究

以矿用两级轴流式局部通风机为例,建立了通风机各部分的三维几何模型,通过非结构化网格划分将每个部分进行相应的划分,并对通风机气动噪声的产生原因进行原理上的分析,最后对通风机各部分进行气动噪声的声功率定性分析.     

基于CFD对高速涡轮手机低噪声优化设计

运用计算流体力学（CFD）对牙科治疗用气动高速涡轮手机的噪声进行模拟分析,在定常的基础上,利用宽频声源模型确定了手机涡轮产生气动噪声的主要位置,并采用大涡模拟方法（LES）,结合FW-H声学模型,模拟出离散噪声的分布.基于对模拟结果的分析,对涡轮结构进行了优化设计,并通过实验验证表明优化有效降低了涡轮手机的噪声.     

单叶轮轴流通风机的叶片扭曲规律研究及薄叶型设计

针对单叶轮轴流式通风机的特点,推导出全压沿着叶轮半径分布规律与环量指数取值之间的关系式,并讨论了叶片扭曲规律、叶片弦长沿半径方向的变化趋势.明确指出设计应采用变环量设计方法,并给出了环量指数的适合取值范围.还研究了薄叶型的单圆弧设计方法.应用这种叶型设计方法和扭曲规律设计了通风机的叶片,通过数值模拟和试验测试结果表明,采用这种扭曲规律和薄叶型设计方法是合理的.     

低压轴流风机叶顶间隙对叶尖涡及外部性能的影响研究

基于其一动叶可调的低压轴流风机叶轮,通过对其在不同叶顶间隙下的叶顶区域进行数值模拟分析。计算结果分析表明:该轴流风机在叶顶间隙较小时虽然会出现泄漏流动,但不一定会出现泄漏涡,随着叶顶间隙的增大,泄漏流动将变得不明显,取而代之的是泄漏涡,并且泄漏涡的强度和影响区域随着间隙的增大而增大;在相同流量下,通风机的全压随着叶顶间隙的增大而减小;随着流量的降低,叶顶间隙越大,越早进入非稳定状态。     

煤矿通风机气动噪声的数值预测研究

为解决通风机气动噪声严重影响其通风效率和增大能耗的问题,以NACA65-010对旋式局部通风机为例建立模型,着重对通风机芯部、叶轮、叶片及机壳的气动噪声声功率分布特性进行仿真分析,为后续设计通风机气动噪声的降噪、消音及隔声等措施奠定基础,进而为进一步改进通风机结构提供依据.     

基于升力面和全自由涡尾迹的风力机气动模型及其参数影响

基于升力面理论,将风力机叶片简化为由分布在叶片中弧面上的一系列等强度涡格,并结合全自由涡尾迹理论,建立了一种新的风力机叶轮气动模型。该气动模型增加了对翼型弯度影响的考虑,并通过全自由涡尾迹得到尾迹的准确的诱导作用。使用该模型对Mexico风洞实验中的三种工况进行了数值计算,对比了叶轮推力、扭矩,及叶片载荷分布的实验和仿真结果。比较了尾迹圈速,初始涡核大小和相对总粘性系数在不同的取值情况下的计算结果,以研究模型中参数对计算结果的影响。通过与实验数据的对比发现,该模型的初始涡核大小的选择对计算结果有比较大的影响,在涡核较大时候会带来结果的大幅偏离,而相对总粘性系数的影响效果较小。因此在使用该模型的时候,需要在选择合适的参数范围内以获取较高的计算精度。