【摘要】： 空調(diào)室內(nèi)機(jī)的氣動(dòng)噪聲問題引起了越來越多的關(guān)注，降低氣動(dòng)噪聲在目前正變得越來越重要。 本文針對空調(diào)室內(nèi)機(jī)貫流風(fēng)扇的氣動(dòng)流場及氣動(dòng)噪聲展開研究。結(jié)合數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)測量對樣機(jī)在三檔不同轉(zhuǎn)速下的內(nèi)流特征及噪聲特性進(jìn)行了模擬，實(shí)驗(yàn)及分析，總結(jié)了其內(nèi)流特征，分析了氣動(dòng)噪聲源產(chǎn)生的位置及機(jī)制，其氣動(dòng)噪聲遠(yuǎn)場傳播特點(diǎn)，最后給出了貫流風(fēng)扇氣動(dòng)噪聲的一個(gè)預(yù)測模型，并進(jìn)行了驗(yàn)證。 內(nèi)流場的研究是進(jìn)行氣動(dòng)噪聲研究的基礎(chǔ)。本文首先采用CFD技術(shù)對貫流風(fēng)扇模型內(nèi)流進(jìn)行了模擬。采用二維及三維計(jì)算模型，在定常及非定常條件下對貫流風(fēng)扇運(yùn)行于三檔不同轉(zhuǎn)速(800rpm，1000rpm，1200rpm)時(shí)的內(nèi)流情況進(jìn)行了詳細(xì)的分析及總結(jié)。這為進(jìn)行氣動(dòng)噪聲模擬及噪聲模型的提出奠定了基礎(chǔ)。 結(jié)合CFD計(jì)算結(jié)果，對貫流風(fēng)扇氣動(dòng)噪聲產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了分析。采用Lighthill聲學(xué)類比方法，線性歐拉方程中聲源項(xiàng)分析，Lilly方程中聲源項(xiàng)分析，Powell渦聲方程中的聲源項(xiàng)分析對其氣動(dòng)噪聲源進(jìn)行了定位及源特征總結(jié)。在頻率域內(nèi)采用“兩步法”對噪聲傳播進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬分別基于Ffowcs Williams-Hawkings方程積分求解方法及有限元模擬方法進(jìn)行。比較了不同轉(zhuǎn)速條件下的頻譜特征，聲壓指向性，聲壓云圖分布等，特別分析了基于有限元波動(dòng)方程解法結(jié)合Lighthill聲源項(xiàng)模擬了蝸殼的存在對噪聲傳播的影響。 在時(shí)域內(nèi)分別采用“兩步法”及計(jì)算氣動(dòng)聲學(xué)方法對氣動(dòng)噪聲的產(chǎn)生及傳播進(jìn)行了數(shù)值模擬�；贑E／SE算法發(fā)展了計(jì)算流體力學(xué)及計(jì)算氣動(dòng)聲學(xué)軟件CFDCA。針對貫流風(fēng)扇氣動(dòng)噪聲傳播特性，采用基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的CE／SE算法對其氣動(dòng)流場進(jìn)行數(shù)值模擬，并模擬了氣動(dòng)噪聲的傳播。湍流模擬采用大渦模型，搭接式滑移網(wǎng)格模型處理動(dòng)靜干涉。噪聲傳播采用完全歐拉方程作為控制方程，遠(yuǎn)場采用無反射邊界條件。通過該軟件對貫流風(fēng)扇的模擬結(jié)果分析，總結(jié)了其時(shí)域模擬的特點(diǎn)。 為了驗(yàn)證數(shù)值模擬的正確性，采用實(shí)驗(yàn)的手段研究了貫流風(fēng)扇的氣動(dòng)噪聲源特性。實(shí)驗(yàn)在本底噪聲為19dB(A)的靜音室中進(jìn)行，采用高精度，高頻響的聲壓傳感器分別測量了室內(nèi)機(jī)進(jìn)口，蝸舌壁面，近葉輪出口，遠(yuǎn)場等位置的聲壓波動(dòng)。對得到的原始壓力脈動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了快速傅里葉變換，基于FFT變換的聯(lián)合時(shí)頻分析，基于連續(xù)小波變換的聯(lián)合時(shí)頻分析。分別在時(shí)間域和頻率域進(jìn)行了不同測量點(diǎn)及不同運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的對比分析。采用性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)測量了貫流風(fēng)扇的外特性，并將流動(dòng)及噪聲數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了比較，檢驗(yàn)并評判了數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。 基于貫流風(fēng)扇內(nèi)流場特點(diǎn)，本文提出了兩級通流的模式來描述其內(nèi)流特點(diǎn)；基于貫流風(fēng)扇內(nèi)流及氣動(dòng)噪聲特點(diǎn)，參考離心風(fēng)扇及軸流風(fēng)扇氣動(dòng)噪聲模型，根據(jù)已有的結(jié)論，本文提出了一種貫流風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲模型。模型采用本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行參數(shù)確定，為了驗(yàn)證模型的適用性，，本文對文獻(xiàn)[165，166]中的實(shí)驗(yàn)風(fēng)扇采用本文提出的模型進(jìn)行了計(jì)算并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，表明了本文模型的正確性。
【圖文】：

效率和流動(dòng)效率變化相反的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。針對貫流風(fēng)扇的內(nèi)流，許多研究者進(jìn)行了詳細(xì)的研究。B.�？嗽谒摹锻L(fēng)機(jī)》一書中給出了實(shí)驗(yàn)測量的貫流風(fēng)輪的主流場形態(tài)，如圖1一1所示[63]。圖1一1在水池中測量的貫流葉輪的主流場形態(tài)圖1一2貫流風(fēng)扇的主要結(jié)構(gòu)及流態(tài)

扇有限葉片數(shù)的影響和葉片的扭曲，流道的擴(kuò)散等都容易使得流動(dòng)產(chǎn)生分離及二次流，其湍流現(xiàn)象豐富。圖2一1模型實(shí)物本文研究的對象是空調(diào)室內(nèi)機(jī)貫流風(fēng)扇，如圖2一1所示。去除了換熱器，出口導(dǎo)風(fēng)片等，對室內(nèi)機(jī)進(jìn)行了簡化。風(fēng)扇實(shí)物如圖2一2所示。圖2一2貫流風(fēng)扇實(shí)體圖模擬對象是直齒風(fēng)輪，扇葉在軸向保持為直線，整個(gè)風(fēng)扇由9節(jié)組成，每一節(jié)有一定的錯(cuò)距角。其中蝸殼詳細(xì)尺寸如圖2一3所示。葉輪參數(shù)列于表2一1。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TU83;TB53

【引證文獻(xiàn)】

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2 岳向吉;巴德純;蘇征宇;冀凱;李愛明;;基于CFD的滾動(dòng)活塞壓縮機(jī)泵腔氣流噪聲分析[J];振動(dòng)與沖擊;2012年03期

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1 王娟;9R-40型揉碎機(jī)噪聲分析研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

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2 柳品;轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對風(fēng)扇性能和內(nèi)部流動(dòng)的影響研究[D];浙江理工大學(xué);2011年

3 姚進(jìn);多孔蝸舌貫流風(fēng)機(jī)內(nèi)的非定常流動(dòng)特性研究[D];華東理工大學(xué);2012年

本文編號：2679715