【摘要】：風機噪聲問題是困擾風機研究人員和使用單位的重要問題之一。本文以一臺對旋式軸流風機為研究對象,采用計算流體動力學(CFD)中的大渦模擬(LES)方法和快速傅立葉變換(FFT)技術對風機全流場內(nèi)三維非定常流動進行了數(shù)值分析,研究了引起風機噪聲產(chǎn)生和增強的主要影響因素,提出了預測對旋風機氣動噪聲的新方法。主要內(nèi)容包括以下幾個方面： 首先,對對旋風機全流場進行定常流動的計算,將定常計算結果作為初場進行非定常流動的計算,在非定常流場計算穩(wěn)定的基礎上,再引入大渦模擬模型完成非定常流場的計算。 其次,在對旋風機兩級葉輪區(qū)域設置若干監(jiān)測面,對對旋風機兩級葉輪區(qū)域流場的壓力和渦量分布情況進行了分析,研究了對旋風機兩級葉輪區(qū)域流場壓力和渦量分布特性；并在監(jiān)測面的輪轂、流道和機殼位置分別設置監(jiān)測點,利用FW-H噪聲模型對對旋風機的氣動噪聲分布特性進行數(shù)值預測。預測結果表明：寬頻噪聲主要出現(xiàn)在兩級葉輪出入口監(jiān)測面和葉頂間隙中,離散噪聲主要分布在兩級葉輪通過頻率及其諧頻上。 然后,通過FFT技術對各監(jiān)測點隨時間變化的壓力數(shù)據(jù)進行處理,得到監(jiān)測點壓力脈動頻域特性,分析了監(jiān)測點處壓力脈動的頻率、強度及形成原因。利用FW-H聲學模型結合FFT技術；分析了各監(jiān)測點靜壓脈動和氣動噪聲之間的關聯(lián),探討了基于CFD計算和FFT技術進行對旋風機氣動噪聲源識別和氣動噪聲分布特性分析的可行性。 本文的研究表明：湍流問題本身及渦聲作用機理的雙重復雜性是對旋風機氣動噪聲預測困難的主要原因；對旋風機氣動噪聲特性與流場內(nèi)部壓力脈動特性密切相關,離散噪聲的頻率和強度與壓力離散脈動特性相一致,根據(jù)壓力脈動頻譜可以獲得氣動離散噪聲的特性；寬頻噪聲特性主要與渦量分布及其強度有關,可以根據(jù)渦量分布對寬頻噪聲源進行識別；采用高精度的CFD非定常計算數(shù)據(jù)結合FFT技術對流場內(nèi)部的壓力脈動特性進行分析,可以很好的預測對旋風機氣動噪聲的類型、強度和關鍵區(qū)域。氣動噪聲的數(shù)值預測結果對低噪聲風機的研制和風機的噪聲控制具有重要的指導意義。
【圖文】：

SIMPLE算法，計算穩(wěn)定以后以此得到的流場數(shù)據(jù)做為大渦模擬(LES)的初場，小尺度渦的模擬采用Smagorinsky一Lilly亞格子模型。在LES模擬的基礎上對風機進行氣動噪聲研究，首先來看風機流場的聲功率分布圖(圖4.1)。 657570印 452040255555035301510圖4.1氣動噪聲聲功率分布Fig.4.1DistributionofaerodynalnienoisePower從風機全流場氣動噪聲功率圖中可以看出，風機葉輪區(qū)域的聲功率較大，其中最大位置為兩級葉輪葉片的葉頂位置，因此，，我們把風機兩級葉輪區(qū)域作為風機流場和噪聲研究的重點區(qū)域進行研究。在每級葉輪內(nèi)部流場中分別布置3個監(jiān)測面，前級葉輪內(nèi)部監(jiān)測面分布情況如圖4.2所示，后級葉輪監(jiān)測面分布情況與前級相同。以流體流動方向為z軸正方向，在前后級葉輪中分別垂直于z軸取3個監(jiān)測面，所取前級葉輪的各監(jiān)測面沿:軸的位置坐標分別為:前監(jiān)測面q1(一0.067)，中監(jiān)測面 q2(0.0204)

氣流流過葉型時會受到葉型表面邊界層的影響，流過風機殼壁和葉片表面的氣體會與殼壁和葉片表面間產(chǎn)生邊界層脫離，動葉輪的轉(zhuǎn)動運動也使葉輪內(nèi)部氣流流動更加紊亂。取數(shù)值計算結束后流場的計算結果導出各監(jiān)測面壓力數(shù)據(jù)，其中圖4.4為前級葉輪3個監(jiān)測面的壓強分布云圖，圖4.5為后級葉輪3個監(jiān)測面的壓強分布云圖。12001000 nU000 604080200一200(a)監(jiān)測面ql(b)監(jiān)測面qZ(e)監(jiān)測面q3 (a)Monitoringfaeeql(b)MonitoringfaeeqZ(e)Monitoringfaeeq3圖4.4前級葉輪監(jiān)測面壓強分布云圖 Fig.4.4ContoursofPressureofthemonitoringfaeesinthefirstimPe1ler從圖4.4中前級葉輪監(jiān)測面壓強分布云圖上可以看出，監(jiān)測面上的壓強分布并不均勻，分為高壓區(qū)和低壓區(qū)兩個區(qū)域，高壓區(qū)主要集中在葉片的壓力面?zhèn)龋蛪簠^(qū)則主要集中在葉片的吸力面?zhèn)�。在各監(jiān)測面上壓強變化的主要趨勢為:在單個流道中，壓強
【學位授予單位】：山東科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TH432

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本文編號：2563853