离心风机叶轮气动性能及噪声优化研究

基于CFD数值仿真优化设计方法,以某型高效离心通风机叶轮为研究对象,从气体流动机理出发,对前盘结构进行优化设计,旨在提高风机气动性能,降低风机气动噪声。结果表明,对该型离心通风机,通对对叶轮前盘优化,效率增加1.7%,全压增加2.1%,A计权声压级降低1.5dB(A)。通过样机制造及试验测试,优化后的机型全压效率为79.5%,A计权声压级为73.3dB(A),比A声级为7.6dB(A)。     

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。     

空调器离心风机内流场的PIV试验与CFD仿真对比分析

采用粒子图像测速仪PIV,对柜式空调室内机离心风机叶轮出口内部流场进行了试验研究,揭示了离心风机沿叶高方向叶轮出口速度分布特性.通过CFD数值分析,得到了柜式空调室内机离心风机叶轮出口流动特性,结合PIV与CFD流场对比,验证了CFD方法的正确性.根据CFD数值模拟结果,获得了离心风机入口与导流圈间隙处的流动特性,并设计了一款新的离心风机,在满足生产装配要求的最小间隙条件下,改善了离心风机与导流圈间隙处的流场,降低紊流噪声,提高叶片在叶轮进口段的利用效率.试验测试表明,新设计的离心风机相比原来的离心风机,在不同转速下,风量略有提升,噪声声压级均可降低1 dB/A,功率下降2～5W,同时风叶重量减轻了350g(26.5％),降低了离心风机成本.     

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。     

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.     

扭曲叶轮对多翼离心风机内流及噪声特性的影响分析

针对扭曲叶轮多翼工频离心风机内流及声学特性的探究问题,研究了不同叶轮扭曲度对多翼离心风机的气动性能的影响。首先,建立了离心风机CFD计算模型,进行了离心风机流量-全压效率性能曲线验证试验;然后,利用Fluent计算得到了不同扭曲参数的风机性能数据,速度流线图和A、B处回流涡涡量;最后,基于FW-H方程分析了不同叶轮扭曲度声压频谱图,并分析了不同叶轮扭曲度离心风机的1/3倍频程频谱图。研究结果表明：扭曲叶轮风机较直叶轮风机全压效率下降了7.75%～8.07%,且存在去偏心涡的现象;扭曲叶轮可减少涡流的形成,有效降低风机噪声,在基频1 300 Hz处,3°,6°和9°扭曲叶轮风机噪声分别降低了0.06 dB、1.15 dB和8.35 dB,可见扭曲叶轮可应用于多翼离心风机的降噪设计。     

某型城际动车组牵引变压器冷却单元用离心风机优化设计

介绍了某型城际动车组牵引变压器冷却单元用离心风机优化设计过程,利用CFX数值仿真手段对离心通风机叶轮进行了提高效率的降噪优化设计研究,对原风机进行参数化建模,利用数值仿真计算的方法得到了原始风机叶轮几何参数下的气动性能,在此基础上,根据冷却单元通风系统性能匹配,重新确定叶轮直径、选取风机初始计算参数,并采用响应面法,得到最佳性能的叶轮叶片数量、进口角及出口角。通过选择合适的几何参数,静压效率提升了8.54%,噪声降低了4.47 dB (A),为离心风机的优化设计提供参考。     

供风装置多翼离心风机气动噪声的降噪

针对轨道交通用供风装置多翼离心风机噪声偏高问题,文中采用CFD技术开展噪声数值模拟及机理分析,并将计算结果与试验结果对比,揭示了风机各关键零件参数对风机噪声的影响,从而获得最佳设计参数.同时对优化风机开展气动性能和噪声试验,结果表明:通过蜗壳、叶轮关键参数改进,可以明显降低风机噪声.当转速保持不变,且保证风量、风压在合理工况范围前提下,风机噪声降低约4 dB(A).     

供风装置多翼离心风机气动噪声的降噪

针对轨道交通用供风装置多翼离心风机噪声偏高问题,文中采用CFD技术开展噪声数值模拟及机理分析,并将计算结果与试验结果对比,揭示了风机各关键零件参数对风机噪声的影响,从而获得最佳设计参数.同时对优化风机开展气动性能和噪声试验,结果表明:通过蜗壳、叶轮关键参数改进,可以明显降低风机噪声.当转速保持不变,且保证风量、风压在合理工况范围前提下,风机噪声降低约4 dB(A).     

供风装置多翼离心风机气动噪声的降噪

针对轨道交通用供风装置多翼离心风机噪声偏高问题,文中采用CFD技术开展噪声数值模拟及机理分析,并将计算结果与试验结果对比,揭示了风机各关键零件参数对风机噪声的影响,从而获得最佳设计参数.同时对优化风机开展气动性能和噪声试验,结果表明:通过蜗壳、叶轮关键参数改进,可以明显降低风机噪声.当转速保持不变,且保证风量、风压在合理工况范围前提下,风机噪声降低约4 dB(A).     

船用压气机气动噪声源频谱特性数值研究

以某型号大型船用涡轮增压器压气机为研究对象,以CFD软件为平台,利用具有k-ε双方程湍流模型的NS方程计算了压气机的三维黏性非定常流场特性。采用Ffowcs Williams-Hawkings方程(简称FW-H方程)对压气机的离散噪声进行了分析,并与经验公式进行了比较。深入研究了不同转速、流量对压气机气动噪声的影响。分析表明,叶轮内气动噪声水平较高,是主要噪声源;转速对于离散噪声影响较大,转速增加一倍,声压级上升约14dB;同一转速下,流量的降低将导致噪声幅值增加,但相对于转速变化其影响较小。     

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。     

采用进气端叶片开槽降低多翼离心风机气动噪声的研究

叶轮是空调用离心风机风道系统的核心部分,对离心风机的气动性能和噪声有重要影响。本文设计了一种顶端开槽的多翼离心风机叶片,采用数值计算方法研究了叶片进气端开槽对空调用多翼离心风机气动性能和噪声的影响,通过实验测试验证了进气端开槽叶片的降噪效果。结果表明:采用叶片进气端开槽结构能够改善叶轮顶端间隙区域内低速流动状态,抑制叶轮通道内旋涡的扩展,有效降低风机宽频噪声。与原型多翼离心风机相比,采用叶片进气端开槽结构,在保持风量基本不变情况下,风机噪声下降了0.8dB。     

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...     

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。     

基于三维扭转叶型设计的多翼离心风机噪声的数值仿真与分析

本文通过计算流体力学(CFD)和Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H)方程相结合的方式，对含扭转叶型的三维多翼离心风机进行流动与噪声仿真模拟，研究了叶型扭转对于近场和远场测点噪声声压级的影响，并实现了风机的降噪优化。通过分析流场发现由于相对迎角的增大，多翼离心风机的叶片靠近底侧壁面处存在明显的气动分离问题，因此对风机叶型进行扭转设计，分别计算了不同底部扭转角构型的远场和近场测点的噪声声压级。对比不同底部扭转角噪声声压级的计算结果发现，随着底部扭转角的增加，远场和近场声压级都出现了先降后增的趋势，最终在底部扭转-35°时得到最优的远场声压级。经实验验证，扭转叶型与原始叶型相比，远场的平均声压级降低了1.3dB。     

汽车空调鼓风机倾斜蜗舌流场及噪声研究分析

针对一款应用在汽车空调上的多翼离心风机的噪音问题进行分析。利用Strar CCM+软件对常规直蜗舌和加斜蜗舌后的多翼离心风机进行数值模拟研究。计算结果表明：斜蜗舌对蜗舌附近及蜗舌后的流场都有较大的影响，好的倾斜蜗舌设计可以改善蜗舌处的流场，减小蜗舌区域的旋涡强度。对多翼离心风机加装倾斜蜗舌前后风量和噪音变化进行试验，结果表明：在相同转速下，风量基本没有变化，斜蜗舌对总噪声值改善较小，但可以明显改善叶轮阶次噪声，叶轮阶次频率处噪声降低了7dB左右。     

空调器室内机气动噪声模拟

采用数值模拟的方法对空调器室内机气动噪声进行了计算,分析了室内贯流风机蜗舌处的压力脉动,并通过Curle方程和快速傅里叶变换得到了蜗舌处旋转噪声频谱。通过对旋转噪声频谱的分析,证明了采用不等距叶轮可大大降低贯流风机基频处噪声,使基频的声能分布到较宽的频带范围内,并且可以使基频的峰值移到低频部分,从而使风机的噪声干扰能力大大降低。同时通过对各种不等距叶轮的旋转噪声频谱进行分析,提出了一种能够有效降低贯流风机旋转噪声的不等距叶轮结构。     

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。     

带加强盘的交错叶片型风机结构及流动特性

为提高大流量离心风机的气动性能,运用计算流体动力学研究了加强盘位置及叶轮型式对叶轮结构强度、风机性能及压力脉动的影响。结果表明：加强盘居中时风机设计点效率与原型机相比提升3.9%,叶轮最大总变形量减小56.5%,蜗壳流域压力脉动降低5.4%;表面加强盘居中有利于增强叶轮结构强度,提升风机气动性能并降低蜗壳流域压力脉动;采用交错叶片能降低70%以上蜗壳流域压力脉动,有利于风机离散噪声控制;受高低能流体掺混产生的湍动能耗散影响,交错叶片型风机气动损失增加,且叶道内压力脉动幅值增大。加强盘居中和采用交错叶片是提高大流量离心风机气动性能和降低离散噪声的有效方法,但需注意其对气动损失的影响。研究结果可为大流量风机加强盘设计提供理论依据。