發(fā)布時(shí)間：2020-11-13 07:04

　　 對旋風(fēng)機(jī)因其結(jié)構(gòu)緊湊、安裝使用方便,以及在壓力特性和反風(fēng)性能方面的一些優(yōu)點(diǎn),近年來在礦井通風(fēng)、隧道換氣和鍋爐引風(fēng)等工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。因此,對旋風(fēng)機(jī)效率的提高和噪聲的降低,必將帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的社會(huì)效益。隨著計(jì)算機(jī)性能的提高和數(shù)值計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,數(shù)值模擬方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于葉輪機(jī)械的設(shè)計(jì)研發(fā)過程當(dāng)中。 本文建立了對旋風(fēng)機(jī)從集流器進(jìn)口到擴(kuò)散器出口的全流場幾何模型,并采用適應(yīng)性強(qiáng)的非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格單元進(jìn)行了適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格劃分,使用滑移網(wǎng)格技術(shù)處理旋轉(zhuǎn)域與靜止域之間的動(dòng)靜耦合;推導(dǎo)出描述對旋風(fēng)機(jī)內(nèi)部三維非定常湍流的控制方程組,采用RNG k-ε湍流模型使其封閉,并將其在空間域和時(shí)間域上離散;給定合理的邊界條件,應(yīng)用SIMPLE算法實(shí)現(xiàn)速度和壓力之間的耦合,完成了對旋風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行時(shí)的定常流動(dòng)計(jì)算,然后以定常流動(dòng)的計(jì)算結(jié)果作為初場完成了非定常流動(dòng)的計(jì)算。 本文將計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)、計(jì)算氣動(dòng)聲學(xué)(CAA)和快速傅立葉變換(FFT)方法相結(jié)合,在定常流動(dòng)計(jì)算的基礎(chǔ)上,引入基于聲學(xué)類比理論的寬頻聲源模型,數(shù)值預(yù)測了對旋風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲參數(shù)中聲功率和聲強(qiáng)級的分布情況;在非定常流動(dòng)計(jì)算的基礎(chǔ)上,得到了風(fēng)機(jī)各通流部件內(nèi)氣流壓力脈動(dòng)的時(shí)域和頻域分布,據(jù)此分析了風(fēng)機(jī)內(nèi)部氣流壓力脈動(dòng)的主要頻率、強(qiáng)度及其在風(fēng)機(jī)內(nèi)部的變化規(guī)律。 通過定常和非定常流動(dòng)的數(shù)值計(jì)算,獲得了壓力、速度、渦量等流場參數(shù)的分布規(guī)律,通過數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果和設(shè)計(jì)參數(shù)的對比,驗(yàn)證了數(shù)值預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性;預(yù)測結(jié)果表明:對旋風(fēng)機(jī)兩級葉輪及其附近區(qū)域是流場中壓力脈動(dòng)最強(qiáng)的區(qū)域,前后兩級葉輪之間的動(dòng)-動(dòng)干涉、前后級葉輪與其相鄰部件之間的動(dòng)-靜干涉以及湍流流動(dòng)的周期非定常特性是對旋風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲產(chǎn)生的主要根源。 本文數(shù)值研究的結(jié)果可為對旋風(fēng)機(jī)的參數(shù)優(yōu)化和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù),對研究和開發(fā)高性能風(fēng)機(jī)產(chǎn)品和風(fēng)機(jī)噪聲的主動(dòng)控制具有重要的理論意義,對提高對旋風(fēng)機(jī)的整體性能和運(yùn)行安全性具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TH432
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
    1.3 本文的研究內(nèi)容及意義
2 幾何模型的建立及網(wǎng)格生成
    2.1 對旋風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)
    2.2 全流場幾何模型的建立
    2.3 網(wǎng)格生成技術(shù)
    2.4 計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格劃分結(jié)果
3 數(shù)學(xué)模型的建立與數(shù)值計(jì)算方法
    3.1 流動(dòng)控制方程
    3.2 湍流模型
    3.3 控制方程的離散與求解方法
    3.4 邊界條件的確定
4 定常數(shù)值模擬結(jié)果與分析
    4.1 壓力場數(shù)值模擬結(jié)果與分析
    4.2 速度場及渦量場數(shù)值模擬結(jié)果與分析
    4.3 定常流動(dòng)數(shù)值模擬及其與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較與分析
5 非定常數(shù)值模擬結(jié)果與分析
    5.1 壓力場數(shù)值模擬結(jié)果與分析
    5.2 速度場及渦量場數(shù)值模擬結(jié)果與分析
    5.3 非定常流動(dòng)數(shù)值模擬及其與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較與分析
6 壓力脈動(dòng)數(shù)值模擬結(jié)果與分析
    6.1 風(fēng)機(jī)軸向壓力脈動(dòng)分析
    6.2 葉輪徑向壓力脈動(dòng)分析
    6.3 壓力脈動(dòng)特性分析小結(jié)
7 氣動(dòng)噪聲的數(shù)值預(yù)測
    7.1 通風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲基本理論
    7.2 氣動(dòng)噪聲聲功率分布預(yù)測
    7.3 氣動(dòng)噪聲聲強(qiáng)級分布預(yù)測
    7.4 寬頻氣動(dòng)噪聲分布預(yù)測小結(jié)
8 總結(jié)與展望
    8.1 本文總結(jié)
    8.2 未來研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間從事科學(xué)研究及發(fā)表論文情況

【引證文獻(xiàn)】

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2 李連舉;軸流式通風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲分布特性的數(shù)值研究[D];山東科技大學(xué);2010年

本文編號：2881894