基于相关分析的开式叶轮气动噪声的试验研究

在半消声室内对不同转速的开式叶轮的噪声进行测量。依据在对称位置的测量的噪声信号具有一定相关性,分别对旋转噪声中的2类噪声(厚度噪声、载荷噪声),进行不同测量方位、转速和频域下的分析。分析结果表明:在开式叶轮气流的下游测量方位,由于处在湍流声源的近场区域,Leq(连续等效A声压级)噪声变小,而相应的上游位置由于受湍流噪声的辐射而Leq变大;旋转噪声的Leq随转速上升而上升,厚度噪声所占份额随转速变化有下降的趋势,载荷噪声所占份额无明显变化;在频域下也发现在8倍叶片通过频率前,2类噪声都呈急剧下降趋势,8倍叶片通过频率后,两类噪声缓慢下降,并逐渐趋向于0。     

矿用通风机二级叶轮尾迹区域涡量与气动噪声分析

采用大涡模拟和Lighthill声比拟法,在额定工况下对矿用通风机二级叶轮尾迹区域的流场与声场进行数值模拟,分析涡量和气动噪声.分析结果表明,矿用通风机二级叶轮尾迹区域的涡量最大值产生于机壳壁面,沿扩散锥方向涡量逐渐减小;气动噪声最大声压级主要集中在靠近二级叶轮尾迹的涡流紊乱区域,沿出风口方向气动噪声逐渐减小.靠近矿用通风机二级叶轮尾迹区域的气动噪声主要是二级叶轮旋转基频的离散噪声,沿出风口方向气动噪声的离散性质逐渐减弱,并且逐渐以宽频噪声为主.数值计算结果与试验结果吻合,验证了数值模拟的正确性.     

进口弯管对离心压缩机气动噪声影响的数值研究

设计研究中离心压缩机进口均假定为直管,而实际应用中进口管道多为弯管布置。采用数值模拟的方法对比了不同转速下90°进口弯管和进口直管对离心压缩机内部压力脉动的影响,并分析了进口弯管对离心压缩机气动噪声的影响。结果表明,进口弯管引起叶轮进口处基频的8倍频幅值在近弯管内侧处增大,叶片表面的基频幅值减小;叶顶间隙处16倍频幅值显著增大,在扩压器出口处影响已很小。弯管进口造成离心压缩机进口处声压级增大约7dB,需要在气动设计过程中考虑进口弯管的影响且在进口处采取降噪设施,以减少从进口弯管向外辐射的噪声。弯管进口对出口处噪声的影响较小,主要为宽频噪声减小。     

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。     

基于精确信息重构的故障转子系统振动加速度信号积分方法

在分析总结加速度信号时域积分法与频域积分法优缺点基础上,提出一种基于精确信息重构的故障转子系统振动加速度信号积分方法。该方法利用故障转子系统振动信号由转频、倍频及分倍频分量构成为主的特点对加速度信号进行快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT),通过特征频率分量提取并将所提取的分量的幅值与预设的阈值进行比较;幅值低于阈值的分量认为是噪声分量,予以剔除,高于阈值的分量保留并进行精确频谱校正;根据校正后各个频率分量的频率、幅值和相位积分重构出相应的速度信号和位移信号。精确信息重构方法在去除宽频噪声和保留有用特征信息方面有明显的优势。最后通过仿真分析和试验验证,结果表明该方法相对于传统的时域和频域积分具有更高的精度和优越性。     

汽车暖通空调气动噪声仿真

为研究汽车暖通空调气动噪声特性,以某车型汽车暖通空调为研究对象,通过风阻试验对滤清器和蒸发器进行等效处理,建立仿真模型;基于流体动力学和气动声学理论,结合宽频带噪声源模型和FW-H模型,预测声源分布和噪声特性;将仿真结果与试验结果进行对标验证,出风口风量最大误差为6.7%,最小为2.1%,噪声频谱特性具有较高的一致性。结果表明,Curle噪声源主要分布在鼓风机和空调箱壁面,近场以旋转噪声为主,远场宽频噪声占主导。可适当通过减小叶片与空气接触面积、增加叶片数量、调整蜗舍角度和间隙、增加导流装置等措施降低暖通空调工作时产生的噪声,为汽车暖通空调前期开发提供一种研究方法。     

拖车转向架气动噪声数值研究

拖车转向架作为高速列车最主要的气动噪声声源,由于其结构复杂、细小部件多、周围涡流分布紊乱等,对拖车转向架的气动力和气动噪声认识甚少。采用定常RNG k-ε湍流模型与宽频带噪声源模型对拖车转向架的气动阻力、气动升力和气动噪声声源进行初步探讨,并结合非定常大涡模拟与Lighthill声学比拟理论对其进行远场气动噪声分析。计算结果表明:较大漩涡存在于空气弹簧与抗蛇形减振器之间、迎风侧轴箱与构架侧梁外侧的邻近区域;气动阻力、气动升力与运行速度的平方成正比关系,占总气动阻力最大的部件依次为构架(24.02%)、轮对(19.30%)、枕梁(18.08%)、制动闸片、抗侧滚扭杆、制动盘、构架支架和空气弹簧,枕梁的气动升力最大且占总气动升力的157.88%左右;轮对、构架、制动闸片、制动盘、枕梁、垂向减振器、抗侧滚扭杆等凸起部位的迎风侧表面为拖车转向架的气动噪声源,且构架对拖车转向架总噪声的贡献量最多,其次为轮对,然后为盘形制动装置和枕梁,抗侧滚扭杆、垂向减振器、空气弹簧和横向减振器对总噪声的贡献量较少。拖车转向架远场气动噪声是宽频噪声,具有噪声指向性、衰减性和幅值特性等,主要能量集中在28~56 k Hz频率范围内,中心频率为50 Hz、100 Hz、160 Hz在低频部分能量较大且分布规律不随运行速度的改变而变化。     

轴流风机的噪声及降噪

分析了轴流风机的气动噪声源及其产生的机理。在对窄频带的旋转噪声和宽频带的涡流噪声产生的原因进行了深入分析的基础上,提出了各种降低噪声的方法。     

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。     

基于车身振动的压电发电装置研究

为最大程度利用压电悬臂梁发电装置回收车身振动能量,需要研究压电悬臂梁发电装置在车身上的安装位置及其工作频率。首先基于系统状态空间方程建立四轮车辆随机路面激励时域模型和某越野车7自由度整车振动模型,然后通过MATLAB/Simulink建立车路耦合振动仿真模型,最后对耦合振动模型进行时域和频域仿真分析,获得不同位置安装、不同车速及不同路面等级下,车身振动振幅和加速度时域响应图和频谱图。结果表明:安装位置距车身质心纵向距离越远,振动加速度幅值越大,距车身质心的侧向距离对车身振动加速度影响不大;车速对车身振动加速度幅值和频谱基本没有影响;路面状况越差,车身振动加速度幅值越大,但对振动频谱没有影响,振动能量主要集中在(0～2)Hz。     

雷达天线系统离心风机气动噪声研究

基于FW-H方程,对离心风机进行气动声学理论分析,结合噪声测试方法,对某雷达天线系统进行噪声试验研究分析.测试数据表明,噪声和振动加速度频谱图分布较为接近,噪声振动能量峰值频率均为离心风机叶片基频的倍频,即雷达天线系统噪声主要来源于离心风机的气动噪声.通过改变均热板上翅片与风机叶片边缘的间距和调节风机转速,对单个离心风...     

Eulerian laser Doppler vibrometry: Online blade damage identification on a multi-blade test rotor

Laser Doppler vibrometry enables the telemetry-free measurement of online turbomachinery blade vibration. Specifically, the Eulerian or fixed reference frame implementation of laser vibrometry provides a practical solution to the condition monitoring of rotating blades. The short data samples that are characteristic of this measurement approach do however negate the use of traditional frequency domain signal processing techniques. It is therefore necessary to employ techniques such as time domain analysis and non-harmonic Fourier analysis to obtain useful information from the blade vibration signatures. The latter analysis technique allows the calculation of phase angle trends which can be used as indicators of blade health deterioration, as has been shown in previous work for a single-blade rotor.This article presents the results from tests conducted on a five-blade axial-flow test rotor at different rotor speeds and measurement positions. With the aid of artificial neural networks, it is demonstrated that the parameters obtained from non-harmonic Fourier analysis and time domain signal processing on Eulerian laser Doppler vibrometry signals can successfully be used to identify and quantify blade damage from among healthy blades. It is also shown that the natural frequencies of individual blades can be approximated from the Eulerian signatures recorded during rotor run-up and run-down.     

基于PCI数据采集卡的旋转机械阶比跟踪算法与实现

介绍了一种用于旋转机械振动信号分析的阶比跟踪方法，以及基于PCI数据采集卡的具体实现方法。由于旋转机械振动信号的振动频率和轴的转动频率有一定的比值关系，所以，采用时域同步滤波可消除与回转频率无关的噪声干扰，提取与转速直接相关的周期信号。     

Large-eddy simulation analysis of turbulent flow over a two-blade horizontal wind turbine rotor

Unsteady turbulent flow characteristics over a two-blade horizontal wind turbine rotor is analyzed using a large-eddy simulation technique. The wind turbine rotor corresponds to the configuration of the U.S. National Renewable Energy Laboratory (NREL) phase VI campaign. The filtered incompressible Navier-Stokes equations in a non-inertial reference frame fixed at the centroid of the rotor, are solved with centrifugal and Coriolis forces using an unstructured-grid finite-volume method. A systematic analysis of effects of grid resolution, computational domain size, and time-step size on simulation results, is carried out. Simulation results such as the surface pressure coefficient, thrust coefficient, torque coefficient, and normal and tangential force coefficients are found to agree favorably with experimental data. The simulation showed that pressure fluctuations, which produce broadband flow-induced noise and vibration of the blades, are especially significant in the mid-chord area of the suction side at around 70 to 95 percent spanwise locations. Large-scale vortices are found to be generated at the blade tip and the location connecting the blade with an airfoil cross section and the circular hub rod. These vortices propagate downstream with helical motions and are found to persist far downstream from the rotor.     

叶片打孔对离心风机噪声的影响分析

对离心风机叶片进行打孔处理,分析叶片打孔位置对风机噪声的影响.首先在稳态流场的计算结果上加载宽频噪声模型,得到不同工况下离心风机蜗壳和叶片上噪声分布情况,然后在瞬态分析的基础上加载FW-H噪声模块,利用LES/FW-H匹配技术分析叶片打孔对离心风机的气动噪声特性及声压级的影响.研究结果表明:离心风机结构表面声压主要集中...     

离心泵作透平流体诱发内场噪声特性及贡献分析

对某离心泵作透平流体诱发的内场噪声特性进行数值计算和试验研究。在典型流量下,采用雷诺时均方法获取壳体壁面偶极子声源,并利用边界元方法(Boundary element method,BEM)求解出壳体偶极子源作用的流动噪声,基于有限元结合边界元的声振耦合法(Finite element method/boundary element method,FEM/BEM)计算出流体激励结构振动产生的内场流激噪声及考虑结构振动的流动噪声,分析不同性质噪声源的频谱特性,同时评估内场声源在各个频段下的贡献量。借助水听器对透平出口进行流体声学试验,获得了噪声的频谱特性。结果表明,离心泵作透平出口流体诱发噪声主要集中在中低频段,小流量工况低频噪声特性增强。壳体声源作用下考虑结构振动流动噪声的计算结果与试验结果在较大流量下吻合较好。壳体偶极子作用的流动噪声对内场噪声的贡献最大,其次是考虑结构振动的流动噪声,流激噪声对内场噪声贡献最小。结构的影响使得二阶叶频处声压增加,其余离散频率及宽频处声压均有所降低。该研究结果为低噪声叶轮机械设计提供了一定的参考。     

旋转机械信号采集中的一种脉冲剔除方法

脉冲干扰出现在旋转机械信号采集中可导致信号频谱的不稳定,直接影响了状态监测的准确性与可靠性。本文提出了一种简单有效的脉冲剔除方法,实验证明采用这种方法可成功地抑制脉冲干扰,提高信噪比。     

空调器室外机上下并联轴流风机系统的气动及声学特性

采用粒子图像测速技术和计算流体力学方法对空调器室外机上下并联轴流风机系统的气动和声学特性进行研究。研究发现,上下并联轴流风机系统的离散频率噪声的基频和高次谐波频率均不等于任何一个单体叶轮的基频及其高次谐波分量,而是正比于上下叶轮频率差的整数倍。上下叶轮间的流场干涉对于总声压级和噪声频谱特性均无明显影响。采用基于CFD的叶片尾缘涡脱落噪声预测方法计算的总声压级误差小于3 dBA,可满足工程应用要求。     

大型风力机叶片研究现状与发展趋势

叶片是风力机最为关键的部件之一,叶片、轮毂组成的风轮是能量捕获机构,将风能转变为机械能,与此同时,叶片又是风力机力源,主要承载部件,对整个风力机安全运行起着关键作用。在对大型风力机及其叶片产业发展现状分析基础上,从气动外形与结构设计现状、运行监测与控制技术现状、发展趋势与有待研究的问题等几个角度进行较为全面的梳理总结,从而从总体上把握现代大型风力机叶片研究现状及发展趋势。指出今后将在针对抗台风叶片、低风速叶片、仿生叶片和低噪音叶片等的个性化设计,具有外部载荷环境和自身结构状态变化感知功能的智能风力机叶片设计等方面进一步发展;已经形成的风力机叶片设计、制造及运行监控理论等还要随着大批量风力机全生命周期服役实践,进一步完善和发展。