本文關(guān)鍵詞：考慮聲—固—熱耦合影響的盤式可調(diào)速永磁聯(lián)軸器降噪研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：永磁聯(lián)軸器(Permanent Magnetic Coupling,PMC)是一種新型磁力驅(qū)動聯(lián)軸器,以其可實現(xiàn)非接觸式動力傳遞、調(diào)節(jié)氣隙無級變速、節(jié)能、安裝及操作方便等突出優(yōu)勢,近年來發(fā)展迅速并廣泛應(yīng)用于化工、石油、海洋、航天航空等工業(yè)領(lǐng)域中,尤其在化工等過程工業(yè)的流體輸送操作中,采用可變速永磁聯(lián)軸器不僅能實現(xiàn)非接觸傳動,還可同時在線無級變速,比傳統(tǒng)的管路閥門調(diào)速技術(shù)可大幅度節(jié)能。永磁聯(lián)軸器運行時高速旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生強烈的氣動噪聲,目前工業(yè)中采用的降噪措施多是用隔聲罩來隔絕永磁聯(lián)軸器向外輻射噪聲,但是隔聲罩降噪的同時會使永磁體由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量難以逸散,使永磁體溫度過高,甚至導(dǎo)致永磁體永久退磁使傳動效率大幅降低。目前對大型永磁聯(lián)軸器(300kW以上),多采用強制水冷或油冷散熱,不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本和操作運行成本高,而且需要配套冷卻水／油循環(huán)系統(tǒng),易造成能源浪費與污染。目前人們對永磁聯(lián)軸器的氣動噪聲來源及有效降噪和高效散熱等問題的研究還不充分,針對如何保證永磁聯(lián)軸器在有效降噪的同時強化傳熱使溫升不影響機器性能這個亟待解決的難點問題,以應(yīng)用廣泛的盤式永磁聯(lián)軸器為例,采用理論分析結(jié)合數(shù)值模擬的方法研究其噪聲產(chǎn)生機理及考慮聲-固-熱耦合影響的降噪散熱方法,對充分發(fā)揮永磁聯(lián)軸器的優(yōu)勢、更廣泛的推廣應(yīng)用以及提升我國制造業(yè)的總體技術(shù)水平有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。以盤式可調(diào)速永磁聯(lián)軸器為研究對象,考慮流體流速、溫度、固體邊界三個變量以及聲-固-熱耦合影響,建立了考慮聲-固-熱耦合的流動控制方程、氣動聲學(xué)方程、局部隔聲罩插入損失方程以及考慮聲-固-熱耦合的模態(tài)方程,可用于計算永磁聯(lián)軸器的流場和聲場。通過考慮聲-固-熱的流動控制方程考慮了流體流速、流體壓力以及溫度等變量的影響,通過氣動聲學(xué)方程考慮了固體邊界對流體流動的影響,通過考慮聲-固-熱耦合的模態(tài)方程考慮了聲-固-熱耦合對永磁聯(lián)軸器模態(tài)頻率和模態(tài)振型的影響。基于考慮聲-固-熱耦合的流動控制方程,考慮轉(zhuǎn)速作為變量,對永磁聯(lián)軸器的流場進行數(shù)值模擬,得到了永磁聯(lián)軸器流場壓力分布、渦流分布以及渦流密度,以及渦流密度隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律；基于氣動聲學(xué)方程,考慮流體壓力及固體邊界兩個變量,對永磁聯(lián)軸器的聲場進行數(shù)值模擬,得到了使用隔聲罩后各監(jiān)測點的噪聲特性,并與使用隔聲罩前的噪聲源特性進行對比,得到了使用隔聲罩后的降噪幅值。考慮隔聲罩對永磁聯(lián)軸器溫度場的影響,分析了固體邊界及固體邊界材料對永磁聯(lián)軸器溫度場的影響規(guī)律。基于建立的考慮聲-固-熱耦合影響的氣動聲學(xué)模型,對永磁聯(lián)軸器降噪散熱進行了多目標動態(tài)優(yōu)化。以聲輻射效率、聲傳遞損失、溫升為優(yōu)化目標,以永磁聯(lián)軸器隔聲罩的結(jié)構(gòu)(形狀、板厚)和材料為設(shè)計變量,對永磁聯(lián)軸器的降噪散熱進行多目標優(yōu)化。通過增加板厚降低了隔聲罩的聲輻射效率；通過改變永磁聯(lián)軸器隔聲罩的結(jié)構(gòu)優(yōu)化了流體通道結(jié)構(gòu),提高了隔聲罩的傳熱系數(shù)；通過使用開孔泡沫鋁作為隔聲罩材料提高了隔聲罩的導(dǎo)熱系數(shù)；通過增加加強筋提高了永磁聯(lián)軸器及隔聲罩的固有頻率,在不引起共振的范圍內(nèi)提高了隔聲罩的傳熱系數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：永磁聯(lián)軸器 降噪 隔聲罩 聲-固-熱耦合 散熱 多目標動態(tài)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH133.4
【目錄】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 論文中符號說明14-16
• 第1章 緒論16-28
• 1.1 課題的背景和意義16-17
• 1.2 永磁聯(lián)軸器及其傳動技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.1 永磁聯(lián)軸器研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.2 永磁聯(lián)軸器磁場、溫度場與聲場研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 旋轉(zhuǎn)機械氣動噪聲國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-25
• 1.3.1 旋轉(zhuǎn)機械氣動噪聲研究方法19-23
• 1.3.2 旋轉(zhuǎn)機械計算氣動聲學(xué)研究現(xiàn)狀23-25
• 1.4 論文的主要內(nèi)容25-28
• 第2章 考慮聲-固-熱耦合影響的永磁聯(lián)軸器氣動聲學(xué)模型研究28-40
• 2.1 流動控制方程28-31
• 2.1.1 質(zhì)量守恒方程28-29
• 2.1.2 動量守恒方程29-30
• 2.1.3 能量守恒方程30-31
• 2.1.4 考慮聲-固-熱耦合的流動控制方程31
• 2.2 氣動聲學(xué)方程31-38
• 2.2.1 Lighthill波動方程31-33
• 2.2.2 FW-H聲學(xué)類比方程33-34
• 2.2.3 隔聲罩插入損失方程34-38
• 2.3 考慮聲-固-熱耦合影響的永磁聯(lián)軸器模態(tài)方程38-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第3章 考慮聲-固-熱耦合的永磁聯(lián)軸器氣動噪聲數(shù)值模擬分析40-60
• 3.1 永磁聯(lián)軸器流場和聲場模型的計算域和邊界條件40-43
• 3.1.1 永磁聯(lián)軸器流場和聲場模型的計算域40-42
• 3.1.2 永磁聯(lián)軸器流場和聲場模型的邊界條件42-43
• 3.2 永磁聯(lián)軸器流場特性數(shù)值模擬研究43-47
• 3.2.1 永磁聯(lián)軸器流場數(shù)值模擬與收斂性檢驗43-45
• 3.2.2 轉(zhuǎn)速對永磁聯(lián)軸器流場影響分析45-47
• 3.3 永磁聯(lián)軸器聲場特性數(shù)值模擬研究47-52
• 3.3.1 永磁聯(lián)軸器聲場數(shù)值模擬監(jiān)測點分布47-48
• 3.3.2 永磁聯(lián)軸器噪聲源頻譜特性分析48-52
• 3.4 隔聲罩對永磁聯(lián)軸器聲場影響研究52-55
• 3.4.1 帶隔聲罩的永磁聯(lián)軸器聲場數(shù)值模擬52-54
• 3.4.2 帶隔聲罩的永磁聯(lián)軸器聲場特性分析54-55
• 3.5 隔聲罩對永磁聯(lián)軸器溫度場影響研究55-58
• 3.5.1 隔聲罩結(jié)構(gòu)對永磁聯(lián)軸器溫度場的影響55-57
• 3.5.2 隔聲罩材料對永磁聯(lián)軸器溫度場的影響57-58
• 3.6 本章小結(jié)58-60
• 第4章 考慮聲-固-熱耦合影響的永磁聯(lián)軸器降噪散熱多目標動態(tài)優(yōu)化60-81
• 4.1 考慮聲-固-熱耦合影響的永磁聯(lián)軸器降噪散熱多目標動態(tài)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型60-63
• 4.1.1 目標函數(shù)的確定60-61
• 4.1.2 優(yōu)化變量的確定61
• 4.1.3 約束條件的確定61-63
• 4.2 隔聲罩罩板聲輻射效率影響因素研究63-68
• 4.2.1 聲輻射效率分析63-66
• 4.2.2 固體邊界對聲輻射效率的影響66-68
• 4.3 流體流速、溫度對永磁聯(lián)軸器隔聲罩聲傳遞損失的影響68-72
• 4.3.1 流體流速對聲傳遞損失的影響69-71
• 4.3.2 溫度對聲傳遞損失的影響71-72
• 4.4 考慮聲-固-熱耦合影響的永磁聯(lián)軸器隔聲罩的模態(tài)分析及優(yōu)化72-80
• 4.4.1 永磁聯(lián)軸器隔聲罩模態(tài)分析72-73
• 4.4.2 永磁聯(lián)軸器隔聲罩的聲-固-熱耦合模態(tài)分析73-74
• 4.4.3 考慮聲-固-熱耦合后永磁聯(lián)軸器隔聲罩結(jié)構(gòu)優(yōu)化74-79
• 4.4.4 永磁聯(lián)軸器隔聲罩結(jié)構(gòu)優(yōu)化后溫升驗證79-80
• 4.5 本章小結(jié)80-81
• 第5章 總結(jié)與展望81-84
• 5.1 本文總結(jié)81-82
• 5.2 研究展望82-84
• 參考文獻84-92
• 致謝92-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研情況93-94
• 附件94

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 趙韓,陶駿,杜世俊,田杰,楊文勝;稀土永磁傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)矩計算及特性分析[J];機械傳動;1999年03期

  本文關(guān)鍵詞：考慮聲—固—熱耦合影響的盤式可調(diào)速永磁聯(lián)軸器降噪研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：363999