扫路车专用风机气动噪声数值仿真研究

以某型号扫路车专用风机气动噪声特性为研究对象,运用Lighthill声比拟理论和计算流体动力学技术对扫路车专用风机的非定常流场和气动声场进行数值研究,获得专用风机声功率级分布和气动噪声频谱特性。计算结果表明:扫路车专用风机的噪声源主要分布在叶片的吸力面和蜗舌区域;扫路车专用风机的噪声主要为低频噪声,吸力面的压力脉动是低频噪声的主要来源,离散噪声在气动噪声中所占的比重较大;叶片及蜗舌的设计是扫路车专用风机气动降噪需重点考虑的因素。     

大型风力机气动噪声仿真与分析

以2 MW风力机为研究对象,用Pro/E进行三维建模,用Fluent对其流场和声场进行仿真分析。采用大涡模拟(LES)模型求解风力机流场非定常流动,获得流场漩涡强度和流线,采用FW-H声学模型计算气动噪声。结果表明,由叶根至叶尖漩涡强度和声压脉动逐渐加强,在叶尖区域达到最大值,叶尖区域是风力机噪声主要来源,叶片背风面漩涡强度和声压脉动比迎风面高,导致距风力机相同距离的背风面合成声压级高于迎风面,塔影效应是风力机气动噪声重要组成部分,气动噪声主要是中低频噪声。     

多翼离心风机气动噪声计算与降噪设计研究

以船用空调通风系统中多翼离心式风机为对象,建立风机内部流体三维建模,采用CFD软件进行稳态与非稳态计算.将得到的风机内部流场结果导入LMS Virtual.Lab声学软件中进行噪声预估,同时与实验结果对比,验证风机气动噪声计算的准确性.根据分析得知,风机气动噪声主要噪声源位于叶轮处并且与其内部流场分布和自身结构密切相关...     

对旋风机级间流场涡量和噪声分布规律的分析

利用LES（大涡模拟）方法对一台对旋风机进行全流场非定常的模拟计算,获得风机内部流场的数值模拟数据。在对旋风机级间流场设置若干监测面,并在监测面的轮毂、流道和机壳位置分别设置监测点,并将对旋风机两级叶轮中间区域的涡量分布情况进行分析,研究对旋风机两级叶轮中间流场涡量分布的特点;利用FW-H噪声模型对对旋风机气动噪声分布情况进行模拟;研究涡量分布与风机噪声特性之间的关系。研究结果可为对旋风机气动噪声分析提供参考。     

变流器气动噪声分析与噪声控制研究

为控制某型号变流器噪声,文章对该变流器产品开展柜体内气动噪声仿真研究,并与试验结果对标,验证仿真方法可靠性,并协助进一步诊断噪声问题。仿真研究结果表明:机柜内部气动噪声源主要集中在风机附近区域,由风机叶片旋转引起的离散声源。风机噪声频谱在叶片通过频率及其他谐频出现明显峰值。文中对不同降噪方案进行仿真分析,对比了不同材料及不同厚度方案的降噪效果,并通过试验进行了验证。结果表明,使用吸声材料方案使出口总声压级降低 12.2 dB(A)。仿真分析法的降噪优化量与试验结果相近,该方法可应用于后续新产品的降噪设计。     

整车环境下汽车空调系统气动噪声分析

针对汽车空调(Heating,Ventilation,and Air-Conditioning,HVAC)存在噪声过大导致舒适性较差的问题,通过试验为主、数值仿真为辅的方法对整车环境下空调系统气动噪声进行了研究。研究发现,空调系统产生的气动噪声呈宽频噪声特性。整车环境下空调系统辐射出来的噪声量级比自由场环境高11.7 d B(A),声压级较大的频带更宽,呈现出明显的混响场特征。在空调风机转速为7档、内循环工况时,测点C处的总声压级高达67.9 d B(A),超过企业内部标准要求1.9 d B(A)。风机是主要噪声源,应在后期降噪中加以控制。由于乘员的阻挡和衣物的吸声,乘员舱空间缩小,坐有乘员时相同测点的总声压级小1.5 d B(A),在125 Hz以上各频率段的声压级均有不同程度的降低。文中研究可为明确空调系统在乘员舱的声辐射特性和空调系统噪声控制提供参考。     

Effects of casing treatment on behavior of tip leakage flow in an isolated axial compressor rotor blade row

This article deals with enhancement in aerodynamic performance of an isolated axial compressor rotor blade row while applying treated casing. Three dimensional unsteady flow is assumed and a flow solver, utilizing Large Eddy Simulation (LES), is undertaken for the numerical calculations. Unsteady tip leakage flow and its propagation trajectory are simulated in detail for both smooth and treated casings. Oscillatory nature of tip leakage flow is depicted and its frequency is calculated by the calculation of pressure distribution along the rotor blade tip, for smooth and treated casings. For the smooth casing and in comparison with experimental data, results showed that in contrast with the Reynolds Averaged Navier–Stokes method, the LES realizes dependency of frequency characteristics of the tip leakage flow on the blade tip clearance size, and also can recognize different frequency characteristics of the tip leakage flow along the blade chord. Results also demonstrated that performing casing treatment causes the amplitude of unsteadiness of tip leakage flow to reduce and its frequency to get closer to the blade passing frequency. This in turn, causes flow blockages and losses in total pressure to reduce.     

Method for modifying axial fan’s guard grill and its impact on operating characteristics

This paper presents the impact of guard grill on aerodynamic integral characteristic, the spectrum of sound pressure level and total sound power level at four characteristic operating points of axial fans with standard guard grill, with optimized guard grill and without guard grill. The study of guard grill’s impact was conducted with measurements at integral level and local outflow velocity field of the axial fan without guard grill. The measurement results of the local outflow velocity field of the axial fan without guard grill at optimal operating point were used to model the optimized guard grill contour. The guard grill of axial fan has a significant impact on aerodynamic integral characteristic at free flow and mostly used operating region. The influence of guard grill is also characteristically reflected in the spectrum of sound pressure level via vortex shedding frequency and consequently at total sound power level of compared axial fans.     

空调室内机贯流风扇流动噪音的仿真研究

空调室内机空气流动噪音是影响室内舒适性的重要因素,为此对室内机贯流风扇的非定常流场及噪音特性进行了数值分析。采用非均匀滑移网格和RNG k-ε湍流模型对不可压缩流体非定常流动的Navier-Stokes方程进行求解,并采用Ffowcs-Williams and Hawkings模型对空气流场和噪音进行关联,对空调室内机内空气非定常流场及流动噪音进行数值分析,并与实验结果进行比较。结果表明,采用此方法对计算的流动噪音的声音品质和声谱特性都与测量结果有较好的吻合,为空调器空气流场的优化设计和降低空调器风扇及空气流动噪音的研究提供了有效工具。     

轴流风机旋转叶片的气动噪声分析

针对某型轴流风机引起的气动噪声问题,建立该型轴流风机的三维模型,利用Lighthill声类比理论、FW-H声波波动方程和Fluent数值模拟,分析该轴流风机旋转叶片引起的气动噪声的噪声特性。数值模拟结果表明,旋转叶片上的静态压力主要集中在旋转方向前方的叶面上;而脉动压力则在叶片的两个面上均有分布,分布区域主要集中在叶片的外缘,这是由于叶片外缘脱落的旋涡引起的剧烈的气流震荡所导致。叶片上的气动噪声功率主要分布在叶片的外缘,其分布规律与脉动压力的分布规律有差异,表明旋转叶片的气动噪声并不完全由脉动压力产生。旋转叶片所诱发的气动噪声随着叶片转速和风机直径的增大而增大。     

风机叶片噪声模型建立及应用

运用运动声源产生声场的特点,建立风机叶片噪声模型,经验证是正确的,得出叶片中影响风机噪声的主要因素是转速、叶片数、安装角、曲率半径等。控制风机噪声重点应该放在风机设计上,采取降低圆周速度、倾斜叶片、增加曲率半径等措施,从源头上控制噪声会取得较好效果。     

矿用对旋式轴流局部通风机噪声特性实验研究

对四种对旋式轴流局部通风机的噪声特性进行了实验研究,获得了风机噪声频谱曲线和A声级随工况变化曲线,详细分析了离散噪声的频谱特性,发现对旋风机Ⅰ级叶轮通过频率（BPF1）及两级叶片相互作用频率（BIF）对应噪声是对旋风机的主要离散噪声源。这为对旋式轴流通风机的降噪提供了有益参考。     

旋转点声源声场的数值仿真计算

旋转声源辐射声场的计算是利用点源模型预测风扇离散噪声的关键所在,对叶片式机械气动噪声的研究具有重要参考价值.提供了在任意边界条件下计算旋转点声源辐射卢场的数值仿真计算方法.将连续的旋转声源离散化,处理为分布于旋转轨迹上的有限个固定点声源.利用离散化处理后的声源,通过边界元法分别计算旋转单极子和旋转点力源的辐射声场.在自由空间内的计算结果与理论解进行了对比验证,得到较为理想的结果:另外进行了有限长圆管内旋转点声源辐射声场的数值计算,由此对不同长度圆管的结果进行对比,分析了管道长度对声场分布以及指向性的影响规律.     

低振动旋翼桨尖代理优化设计

为探索直升机低振动旋翼的工程设计方法,将代理优化与旋翼气弹耦合分析相结合,开展了旋翼桨尖几何外形设计,推导了非平直桨叶气弹动力学方程,训练了旋翼功率、模态阻尼以及振动载荷预测的Kriging代理模型.以气动性能与气弹稳定性为约束,以桨毂振动载荷最小化为目标,采用自适应加点准则设计了优化流程.以某旋翼为例,计算了其气动性...     

Performance of a half‐height,innovative cooling fan

Abstract

An innovative cooling fan with distinguishing features such as ultra thinness, high performance, and quietness is proposed for notebook computers. In particular, the configuration of the proposed fan allows it to suck the largest volume of hot air from surfaces along the vertical direction and expel exhaust air onto the side surface along the horizontal direction, therefore, thinner notebook PCs can be designed. In order to achieve these characteristics, unique designs are required; a 13‐blade impeller is designed for the centrifugal fan in stead of the common conventional design for axial fans, which is a complicated centrifugal blade shape design. A flat rectangular casing for the fan is designed with external dimensions of 89 mm × 76 mm × 13 mm. The casing contains a rotor impeller and a volute; the design of curved throat of the volute is complicated. The top and bottom surfaces, each, have one circular inlet hole. The side surfaces each have a long rectangular outlet hole. In this study, we focus on the P‐Q performance curves of this centrifugal cooling fan designed for notebook PCs, the P‐Q curves are obtained by numerical analysis and tests based on the AMCA standard 210–85. When this fan is subject to real operating conditions, with regard to the maximum flow rate to the near cut‐off point, the pressure P gradually increases from the fan inlet to the fan outlet. The average percentage (%) error in the flow rate Q was determined by both numerical analysis and AMCA test. Additionally, from the result of the standard CNS‐8753 noise test, the fan noise level is 30～33 dBA and the flow field around the inlet, the outlet and the flow passage can be visualized by Particle Interference Visualization (PIV). Finally, according to the P‐Q curve, it can be inferred that this cooling fan outperforms other comparable regular products available. The noise level is satisfactory, and the heat removal is good; hence this design is proposed for application in industry.     

地铁车辆辅助变流器气动噪声优化控制研究

针对某地铁车辆辅助变流器噪声超标问题,提出辅助变流器气动噪声源和传播过程的数值仿真方法,分析辅助变流器气动噪声特性,在此基础上有针对性地提出增加整流网、叶片数、共振腔等优化方案。通过对比发现:增加整流网后,出口测点总声压级降低2.5 d B(A);将原叶片数由6片增加至7片后,出口测点总声压级降低1.5 d B(A);增加共振腔后,出口测点总声压级降低0.5 d B(A);采用综合优化措施后,整个频段声压级均不同程度降低,出口测点总声压级降低7.1 d B(A),降噪效果显著,所提出的优化措施可为低噪声的变流器设计与开发提供参考。     

叶片厚度对旋涡风机叶片噪声的影响分析

利用三维CFD模型对旋涡风机内部流场进行模拟分析,获得叶片表面的压力脉动信息,以叶片表面压力流场作为气动声源,通过求解FW-H方程,计算了叶片产生的远场气动噪声;并以叶片表面的压力脉动信号作为激励源,计算了叶片振动产生的噪声。计算结果表明叶片厚度在1 mm到4 mm的范围,其气动噪声基本保持不变,结构噪声随叶片厚度减小而大幅增加,进一步分析得出叶片产生的噪声以气动噪声为主,结构噪声基本可以忽略。     

亚声速轴流风扇静子宽频辐射噪声预报与参数影响研究

为预报亚声速轴流风扇静子的宽频辐射噪声,介绍并推导了叶栅宽频辐射声功率计算表达式,考虑到工作在转子尾流中静子的情况,采用Park-Gauss尾流模型模拟转子尾流,建立转子尾流三维湍流波数频率谱模型,推导得到考虑转子尾流作用的静子宽频辐射声功率级计算公式。通过与Boeing和NASA风扇模型试验结果对比,结果显示上述公式较Hanson计算公式能够更准确的预报静子的宽频辐射声功率级,其预报结果与试验结果相差在5 dB以内。在NASA风扇模型的基础上改变静子叶片设计参数,显示减少静子叶片数可在高频段降低风扇的宽带噪声。     

类高尔夫球表面处理对受电弓气动噪声的影响

针对高速列车弓网噪声,为降低主要由细长圆柱杆件构成的受电弓的气动噪声,建立三维圆柱绕流气动噪声分析模型,基于大涡模拟方法、声类比理论模拟圆柱杆件的流场特征,分析远场气动噪声频谱特性与分布规律,并对圆柱杆件表面作球缺型凹坑处理,分析表面处理方案的降噪效果。数值结果表明,来流与圆柱轴向所在平面法向的气动噪声受升力波动影响,声压级最大;圆柱来流方向前后气动噪声受阻力波动影响,声压级最小。圆柱表面球缺型凹坑处理方式可以有效降低圆柱杆件远场R=5 m处最大声压级,凹坑加密,降噪效果更好,优化模型II-1、II-2和II-3在R=5 m处最大声压级分别降低1.5 d B、1.9 d B和2.4 d B。相关结果可为高速列车噪声控制提供参考。     

涡声理论在汽车A柱气动噪声优化中的应用

涡声理论表明气流流动产生的噪声主要取决于声源项涡量与速度叉乘项的散度的强弱。基于涡声方程,通过分析汽车A柱附近流场中速度、涡矢量以及两者间夹角正弦值等物理量与气动噪声之间的关系,找到了影响A柱气动噪声的主要气动参数。研究表明,A柱区域气动噪声声压级与流场中速度和涡矢量的叉乘变化规律一致,进一步分析涡量、速度以及两者夹角正弦值等三个流场气动参量发现,三者中绕A柱轴向的涡量对噪声的贡献量最大。据此,通过在A柱上沿涡量方向加装扰流条可以有效控制A柱区域气动噪声;其中,增加16个扰流条的措施,可使前侧窗表面噪声最大降低4.2 dBA,对测点声压级的频谱分析表明该方法在较宽的频段内均有降噪效果。