叶尖小翼对轴流风机气动性能及噪声特性影响的数值研究

为了控制轴流风机叶顶泄漏流造成的气动损失和噪声,在轴流风机叶片顶部添加了融合式叶尖小翼结构,并对风机的气动性能及噪声特性进行了数值研究。采用大涡模拟结合声类比方程的数值方法,研究了叶尖小翼对轴流风机流场和声场的影响。通过对风机叶尖流场和声场进行分析,对比不同外倾角的融合式叶尖小翼周围的涡场结构以及表面声压脉动,分析了不同外倾角小翼对叶尖泄漏流的控制作用以及叶尖小翼对风机气动性能和噪声特性产生的影响。结果显示:叶尖小翼结构可以有效抑制叶尖泄漏涡以及叶尖分离涡的发展,降低轴流风机的气动噪声,提高轴流风机静压效率;使用20°外倾角的叶尖小翼,风机静压效率提高了1.1%,噪声降低了5.0dB;叶尖泄漏流造成的气动噪声主要是宽频噪声,叶尖小翼可以明显降低轴流风机的宽频噪声;通过优化叶尖小翼的外倾角可以在不损害风机气动性能的同时实现较好的降噪效果。     

轴流风机仿生耦合叶片降噪机理研究

为降低传统叶型轴流风机的气动噪声,受鸮类翅膀翼型和非光滑边缘结构的启发,以原型轴流风机的中弧线分布为基准,提取具有静音飞行特性的长耳鸮40%翼展截面处的厚度分布,结合长耳鸮翅膀边缘的非光滑结构特征,在仿鸮翼叶片尾缘耦合了正弦型锯齿结构对轴流风机叶片进行仿生重构,并将其应用于降低轴流风机噪声叶片改型设计中。基于轴流风机内部流场的数值计算结果,采用大涡模拟(LES)结合Ffowcs Williams和Hawkings发展的FW-H声类比方法对轴流风机的声场特性进行了数值模拟。研究结果表明:与原型风机相比,仿生耦合叶片风机的整体降噪幅度为2dB,风量提升4.69%。风机内部流场及声场显示:仿生耦合叶片使气流从吸力面向压力面的过渡更为平缓,不仅改善了气流对叶片前缘局部的冲击性,且能减弱叶顶间隙处的泄漏涡强度。此外,仿生耦合叶片产生的紊流边界层及尾迹涡脱落引起的气流脉动和气流不均匀性程度减弱,宽频噪声和离散噪声在中低频范围内均有所降低,因此仿生耦合叶片不仅改善了叶片前缘的局部压力脉动,且能够减小尾缘锯齿处的声源强度,改善叶片尾缘的尾迹涡分布。     

风筛式清选装置气流场的数值模拟与分析

为了研究风筛式清选室内气流场的分布情况,基于Reynolds时均化的连续方程、Navier-Stokes方程和标准的k-ε湍流模型构成封闭方程组,运用CFD软件Fluent,对不同的风机出风口角度、风机出风口风速和筛面中部与顶部距离3个参数进行了气流场数值模拟,分析了这3个参数对清选室气流场的影响,并进行试验验证.结果表明:风机出风口角度和筛面中部与顶部距离对清选室气流场的影响较大,风机出风口风速只影响到流速而对流场的分布规律影响不大,模拟结果与试验测量结果总体趋势基本吻合,这表明了利用Fluent进行数值模拟的正确性.     

滚筒洗衣机烘干流道改进及离心风机降噪研究

为研究滚筒洗衣机的烘干流道与其离心风机的气动性能和气动噪声的匹配关系,优化烘干流道、提升离心风机气动性能、降低气动噪声,文章利用数值模拟的方法对离心风机的流场特性进行仿真,对其气动噪声进行模拟,获得了原模型离心风机的流场特性和气动噪声特性,并通过实验验证了数值模拟的正确性;根据计算结果,设计了改进模型提升离心风机的气动性能,降低其气动噪声,并进行实验测试了原模型与改进模型离心风机的性能。结果表明:改进后的烘干流道降低了对气流的阻力,改善了其与离心风机的匹配关系,使风机全压提升45.61Pa,提升幅度达23.05%,效率提升20.11%,洗衣机整机噪声下降2.54dB(A)。优化后的流道和离心风机的气动性能与噪声特性具有良好的匹配关系。     

利用雕鸮羽毛的消音特性降低小型轴流风机的气动噪声

为降低轴流风机的气动噪声,借鉴了雕鸮羽毛的消音机理,将其羽毛的消音特征以条纹结构和锯齿形态的形式,在轴流风机叶片上进行重构,设计了耦合仿生轴流风机。同时采用试验优化的方法,与原轴流风机进行了模型对比试验,研究了条纹及锯齿参数对风机叶片气动噪声的影响。结果表明,耦合仿生轴流风机具有较低的气动噪声值。在1000、1100、1200、1300和1400 r/min五种转速下,耦合仿生轴流风机的A声级值最大可分别降低4.9、4.5、4.6、4.9和5.8 dB。     

采用仿鸮翼叶片降低空调用离心风机气动噪声的研究

基于逆向工程设计方法,提取具有优良气动性能和低噪声特性的长耳鸮翅膀展向40%截面位置处的翼型进行仿生重构,并将其应用于窗式空调用离心风机叶片的叶型改进中。采用数值计算方法研究了仿鸮翼翼型叶片4种不同中弧线分布方式的降噪效果,对最优设计风机的气动性能和噪声进行了试验验证。与原型相比,仿生翼型叶片按照单圆弧中弧线分布设计的离心风机降噪效果最好,在风量基本保持不变的同时风机噪声下降了1.3dB。风机内部流动及其噪声特性的数值模拟结果表明:仿鸮翼叶片的应用可减少叶轮流道内的低速分离区域,有效抑制通道内旋涡流的产生和发展,同时减弱叶轮与蜗舌间周期性的非定常相互作用,降低叶片前缘区域和蜗舌区域的压力脉动,从而有效降低空调用离心风机产生的气动噪声。     

仿鸮翼前缘蜗舌对多翼离心风机气动性能和噪声的影响

针对某多翼离心风机,受鸮类翅膀前缘结构的启发,设计了一种新型降噪结构——仿鸮翼前缘蜗舌。基于逆向工程方法,通过提取长耳鸮翅膀气动性能较好的40%翼展方向上的翅膀剖面型线,对风机蜗舌进行了仿生降噪重构设计,并分别对原型风机和仿生蜗舌风机的气动性能和噪声特性进行了数值模拟。研究结果显示,仿鸮翼前缘蜗舌风机的风量较原型风机增加了1.9m3/min,噪声下降了1.6dB,效率提高了3.8%,表明采用仿生蜗舌有效降低了气流对风机蜗舌的冲击作用,抑制了流动分离的发生,在蜗舌附近区域流场的逆压梯度明显减小,涡的结构、强度和分布都有所改变。     

汽车空调气动噪声数值与试验研究

通过数值仿真和台架试验相结合的方法开展某车型空调系统气动噪声研究.研究发现,精细网格和大涡模拟方法能够获得高精度的出风口风量分配结果,它们与试验最大偏差为4.35%,最小偏差为0.93%.与此同时,空间流线的紊乱和当地速度的大小直接影响其表面总声压级的大小,对于计算的空调系统,风机是主要噪声源,改善风机流动分离,降低风机噪声是空调系统降噪的关键.可穿透面的声辐射方法有效地考虑到表面压力脉动的偶极子噪声和空间涡流的四极子噪声,是汽车空调气动噪声计算中声辐射的有效处理方法.利用该方法得到的测点总声压级与试验值更加接近,约相差2dBA,频谱变化趋势和数值基本一致,推荐作为后续空调气动噪声仿真的声辐射处理方法.     

单圆弧等厚叶片前后缘多元耦合仿生设计及降噪机理研究

采用计算流体力学(CFD)方法和实验测量方法分别研究了多元耦合仿生叶片的降噪机理及其对多翼离心风机气动性能和噪声特性的影响。基于逆向工程设计方法,通过提取苍鹰翼翅前后缘典型结构特征,设计了一种前缘波形结构耦合尾缘齿形结构的仿生叶片,同时对仿生叶片和多翼离心风机用单圆弧等厚度叶片的气动性能及流动和噪声特性进行了数值分析,通过比较揭示了多元耦合仿生叶片的降噪机理,得到仿生叶片尾缘的齿形结构可改变叶片尾缘脱落涡结构和频率、前缘的非光滑波形结构可减小叶片表面脉动以及气流对叶片前缘的冲击等结果。相对于原型叶片,仿生叶片的基频和倍频均有所下降,仿生叶片的A计权声压级降低了2.1dB。6种仿生叶片应用于多翼离心风机的实验研究表明:仿生叶片前后缘结构设计参数会影响多翼离心风机的风量、风压和噪声;采用多元耦合仿生叶片,风机噪声最大下降1.5dB,而风机的风量和风压基本不变。     

C型地铁列车主风道出风均匀性研究

利用数值模拟方法研究了风量不对称条件下C型地铁列车主风道内的空气流动特性和出风均匀性.研究结果表明:最大风量出风口位于左、右两股气流的碰撞区,碰撞区向小送风量一端偏移;左、右风机送风量差异越大,碰撞区偏移对称面的距离越大,风道送风均匀性越差;大风量风机提供的送风一般体现为小风量风机一端出风口的出风量增加.     

小型离心风机的噪声控制

对小型离心风机噪声源进行测试和分析,确定该风机的噪声主要是空气动力性噪声。在该型风机的进风口和出风口上设计安装阻性消声器,达到控制噪声的目的。     

电熔爆机床噪声测控研究

章分析了电熔爆机床噪声产生的原因，并对其噪声的测量和控制进行了研究。在对噪声源的频谱曲线进行分析后，优化设计了隔声降噪罩体，通过对样机测量验证，采用复合材料制成隔声罩是一种有效的隔声降噪措施，能降低噪声20分贝以上。     

内燃机热泵隔声装置及通风技术

针对内燃机热泵机组运行发热量大、噪声频谱特性复杂的特点,设计了一种安装在发动机和压缩机上的带通风系统的隔声罩来降低中高频噪声,对低频噪声设计了双室抗性消声器进行降噪．为了解决隔声罩内部设备散热导致的罩内温度升高问题,详细推导和计算了罩内通风量,设计了罩内的气流形式,模拟了罩内的空气温度场和速度场,得到了该通风方案能够及时有效地排出隔声罩内热量的结论．实验研究了安装带通风系统的隔声罩和双室抗性消声器之后内燃机热泵系统的噪声问题,结果表明,隔声罩和双室抗性消声器配合使用能够使本实验样机的噪声有大幅度的下降．     

多叶片离心通风机气动噪声特性及其控制

对风机气动噪声的产生机理及影响因素进行了系统的理论分析：（１）分析计算了风机噪声频谱中突出的峰包噪声的产生机理及频率分布特性；（２）对连续语随机嗓声的产生机理进行了理论分析和计算机模拟验证；（３）计算出风机旋转噪声与风机结构及叶道流型之间的关系，分析结果为该类型风机的噪声控制提供了可靠的理论依据和明确的降噪原则．通过大量实验及优化，研制出一套独特的整流丝网和导流吸声相结合的离心风机降噪措施，使风机噪声Ａ声级由７７．２ｄＢ（Ａ）下降到７１．２ｄＢ（Ａ），全压损失为７．３％，风机比Ａ声级由１６．８ｄＢ（Ａ）下降到１１．５ｄＢ（Ａ）．     

多孔材料整流式电子膨胀阀降噪模拟研究

随着制冷技术的发展和进步,现阶段研究重点已由提高空调系统的制冷能力及能效向提升其使用舒适度方向转变,通过降低空调系统室内侧电子膨胀阀内制冷剂流动产生的流致噪声可有效提高空调使用舒适度。应用商业仿真软件FLUENT,采用Mixture多相流模型和空化模型并通过编译UDF设置多孔介质区域的动量源项,在以R410a为工质的制冷系统中,增设不同孔隙率的多孔材料进行整流,模拟整流前后电子膨胀阀内的流场特性和流致噪声。研究不同电子膨胀阀开度下多孔材料的整流降噪效果。研究结果表明：增设多孔材料可在制冷系统制冷量不变的情况下对电子膨胀阀内的制冷剂起到整流作用;整流后的电子膨胀阀在多个方向上噪声都有一定程度的降低,以电子膨胀阀阀孔为中心,半径15 mm内流致噪声声压级平均降低2.9 dB,半径25 mm内流致噪声声压级平均降低3.0 dB,且对高频噪声降噪效果显著;经多孔材料整流后垂直于流动方向的平面内气相分布更加均匀,气泡流转化为内部压力波动较小的泡沫流,有效抑制了制冷剂流经及流出电子膨胀阀时的气泡破裂现象;整流后电子膨胀阀出口处湍动能强度可降低至原始设计的25%以下;采用多孔材料进行降噪适用于小开度...     

苍鹰翼尾缘结构的单元仿生叶片降噪机理研究

利用逆向工程方法提取苍鹰尾缘非光滑形态的降噪特征元素,由此建立了仿生叶片结构模型;采用基于Smagorinsky亚格子应力模型的大涡模拟,结合基于Lighthill声类比的FW-H方程,分别对仿生尾缘锯齿叶片和标准叶片的流道模型进行了三维流场及声场的数值计算;通过分析仿生齿形结构对叶尾迹流场的影响,研究了仿生尾缘齿形结构的气流噪声控制机理.结果表明:仿生尾缘锯齿结构叶片的总A计权声压级比标准叶片降低了9.8dB;叶片尾缘锯齿结构可以改变流场噪声峰值的分布规律,从而降低了噪声峰值,且大部分频率范围内的气动噪声均有所降低;仿生尾缘锯齿结构可以改变各截面尾迹涡的脱落位置,从而增大了涡心之间的距离,抑制了脱落涡对尾迹流动的扰动,进而减小了叶片表面的非定常压力脉动和尾迹涡引起的气动噪声.     

可调共鸣器降低离心式通风机噪声的研究

带有控制与吸声材料的共鸣器,安装在离心式风机风舌处,可显著降低基频噪声,并展宽降噪频带宽度。经研究表明,可调共鸣器是一种降低风机噪声的高效、简便而经济的装置。     

应用激波降噪机理的炮口消声器设计及试验验证

针对火炮的膛口噪声问题,提出了一种基于激波降噪机理的消声方法,利用超声速气流经过激波后总压降低、可用能量降低的特点来降低膛口噪声声功率,进而设计了一种膛口消声器,通过扩张段增加马赫数、收缩段产生激波可以不断降低火药燃气的可用能量,达到降低膛口噪声的目的。建立消声器的数值计算模型及仿真分析,研究了消声器内部的流体流动情况及激波形成过程,以炮口及消声器出口的总压降低情况分析了消声器的降噪效果,并设置外部监测点检测外部压力场的变化,最后通过试验验证消声器降噪效果。结果表明:基于激波降噪机理设计的消声器可降低膛口噪声19dB左右,且试验降噪量与采用总压降低量进行分析的降噪效果基本一致,证明了应用激波特性降低噪声以及采用总压降低量分析消声器降噪效果的可行性。研究内容为消声器设计提供了一种新思路,为炮口噪声的降低提供了理论及工程指导。     

改变蜗壳宽度对离心风机气动噪声影响的数值计算与试验研究

采用基于非定常流场的离心风机气动噪声源数值分析方法,定性分析了改变蜗壳宽度对T9—19No．6．3A离心风机偶极子声源强度的影响．数值计算表明：随着蜗壳宽度的增加,该风机主要的偶极子声源强度逐渐降低．以数值分析为指导,在改变蜗壳宽度的情况下对T9—19No．6．3A离心风机的气动性能和噪声特性进行了试验测量．试验结果表明：在整个变工况范围内,与原风机相比,随着蜗壳宽度的增加,风机的气动性能有所提高,风机的基频噪声有不同程度的降低,在高效点A声级降低了约3—5dB,而涡流噪声有所增大,但在常用的大流量和中流量工况范围内,风机的噪声特性有所改善．     

孔型及倾斜角对穿孔叶片气动和噪声特性的影响

针对叶片尾缘穿孔对气动及噪声特性的影响,基于NACA65019叶片,在雷诺数Re=2×10⁵条件下,采用大涡模拟和FW-H方法研究孔型和倾斜角对叶片气动特性、绕流流场和噪声特性的影响规律,并选择降噪效果较好的穿孔模型应用到小型轴流风机上,对穿孔风机进行试验。结果表明：当穿孔倾斜角为30°时,在一定攻角范围内(α≤10°),圆柱型穿孔叶片气动性能最接近原始叶片,并且该穿孔叶片总声压级降低可达9 dB。这是由于穿孔叶片有效抑制了涡量沿叶片表面法向的发展,加速了尾缘涡沿流动方向的能量衰减,且穿孔形成的射流使大尺度的涡破碎形成小尺度的涡,衰减波动力,降低了气动噪声。