离心式通风机离散噪声数值模拟与降噪研究

发布时间：2017-04-26 01:16

  本文关键词：离心式通风机离散噪声数值模拟与降噪研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人们对环境噪声的要求提高,离心式通风机的气动噪声近来受到普遍关注。在现阶段对离心式通风机降噪研究还处于试验为主的研究阶段,但试验研究成本较大、周期较长,这对风机产品开发非常不利。从这点出发,本文将探讨-种离心式通风机降噪设计的数值研究方法。 离心式通风机气动声源可分为单极子声源、偶极子声源、四极子声源。其中偶极子声源是离心式通风机的主要气动噪声源。由偶极子声源产生的气动噪声在向外辐射中,蜗壳会对其产生反射与散射作用,然而现阶段风机的气动噪声计算未充分考虑蜗壳的这种影响,所以造成数值预测的误差较大。 本文对风机气动声源进行了简化,忽略单极子与四极子的影响将偶极子声源作为主要气动声源,重点关注离心式通风机蜗壳与叶轮上产生的离散噪声。并以Lighthill声比拟理论为基础,采用风机的声源与声辐射分开计算对离心式通风机的离散噪声进行研究。首先对风机非定常流场进行数值计算,在获取蜗壳与叶轮表面静压波动后分别运用FW-H方程和Lowson公式将静压波动转化为蜗壳表面偶极子声源与旋转叶轮偶极子声源。为了考虑蜗壳对声场的散射与反射作用,将蜗壳壁面偶极子声源、旋转叶轮偶极子声源与蜗壳壁面作为声学边界条件采用边界元法对Helmholtz方程进行离散求解,从而分别求得蜗壳表面偶极子声源与旋转叶轮偶极子声源产生的声场。边界元法可分为直接边界元法与间接边界元法。由于直接边界元法在计算非封闭结构时计算量较大,对宽频噪声计算效果不理想,所以本文选用间接边界元方法来进行声辐射计算。 本文用9-19No.4A离心式通风机对该噪声预测模型进行了验证。结果表明所采用的方法可靠。进一步的详细分析表明蜗舌上产生的离散噪声远大于叶片上产生的离散噪声,而且由于考虑了蜗壳对噪声的反射与散射作用,噪声预测精度相比于以往有了很大的提高。 然后本文将这种数值方法运用于多翼离心风机的降噪研究当中,结果发现多翼离心风机的主要噪声源位于叶轮处。本文还进一步研究了蜗舌形状与安装位置变化对该多翼离心风机离散噪声与气动性能的影响,并详细分析了由于蜗舌结构参数变化引起离散噪声与气动性能变化的规律,结果表明多翼离心风机的离散噪声随蜗舌与叶轮间隙、蜗舌半径和蜗舌倾角的增大而呈减小的趋势,但同时气动性能也随之有一定程度的降低,该研究结果为多翼离心风机的降噪设计提供了指导。
【关键词】：离心式通风机 噪声预测 间接边界元法 降噪研究
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH432
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 本课题研究背景及意义11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 降噪结构研究现状11-13
• 1.2.2 离心式通风机气动噪声预测研究现状13-16
• 1.3 本文主要研究工作16-17
• 第二章 离心式风机气动噪声基本理论17-38
• 2.1 离心式通风机气动噪声17-20
• 2.1.1 离心式通风机气动噪声分类17
• 2.1.2 离心式通风机气动噪声产生机理17-20
• 2.2 离心式通风机气动噪声预测方法20-22
• 2.2.1 直接声学计算20-21
• 2.2.2 声比拟方法与蜗声理论21
• 2.2.3 混合声学计算方法21-22
• 2.3 声比拟理论22-26
• 2.3.1 Lighthill方程22-24
• 2.3.2 Curle方程24
• 2.3.3 FW-H方程24-25
• 2.3.4 Lowson公式25-26
• 2.4 涡声理论26
• 2.5 声辐射数值分析方法26-32
• 2.5.1 Helhmoltz边界积分方程26-28
• 2.5.2 直接边界元法28-31
• 2.5.3 间接边界元法31-32
• 2.6 离心式通风机气动噪声预测模型32-38
• 2.6.1 噪声预测理论选取32-33
• 2.6.2 气动声源简化33-36
• 2.6.3 蜗壳辐射计算方法36-38
• 第三章 离心式通风机声场预测方法及模型验证38-69
• 3.1 离心式通风机流场模拟基本理论38-43
• 3.1.1 控制方程基本方程38-39
• 3.1.2 湍流模型简介39-41
• 3.1.3 离散方法41-42
• 3.1.4 计算方法42
• 3.1.5 近壁面处理方法42-43
• 3.2 9-19No.4A流场数值模拟43-55
• 3.2.1 稳态模拟43-54
• 3.2.2 非稳态模拟54-55
• 3.3 9-19No.4A气动声场数值模拟55-69
• 3.3.1 气动声场计算模型建立55-58
• 3.3.2 离心式通风机气动声场计算结果验证58-60
• 3.3.3 离心式通风机气动声场计算结果分析60-69
• 第四章 应用实例—多翼离心风机降噪数值模拟69-87
• 4.1 多翼离心风机流场数值模拟69-72
• 4.1.1 稳态模拟69-71
• 4.1.2 非稳态模拟71-72
• 4.2 多翼离心风机气动声场数值模拟72-78
• 4.2.1 多翼离心风机气动声场计算结果72-73
• 4.2.2 多翼离心风机气动声场计算结果分析73-78
• 4.3 多翼离心风机蜗舌结构参数对气动噪声的影响78-87
• 4.3.1 蜗舌与叶轮间隙对气动噪声影响79-81
• 4.3.2 蜗舌半径对气动噪声影响81-83
• 4.3.3 蜗舌倾斜角度对气动噪声的影响83-87
• 第五章 总结与展望87-89
• 5.1 全文总结87
• 5.2 研究展望87-89
• 参考文献89-91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赖焕新;王孟;云楚烨;姚进;;使用多孔蜗舌的贯流风机[J];工程热物理学报;2011年09期

2 宫武旗,吕伟领,席光,张伟;前向多翼式离心风机蜗舌附近流场的PIV试验研究[J];机械工程学报;2005年01期

3 刘秋洪;宋亚辉;汤永光;;离心通风机气动声源识别方法研究与应用[J];科学技术与工程;2011年07期

4 泰国良,闻苏平,李景银;多翼离心通风机倾斜蜗舌降噪的实验与分析[J];流体机械;1997年06期

5 李栋,顾建明;阶梯蜗舌蜗壳的降噪分析和实验[J];流体机械;2004年02期

6 王嘉冰,区颖达;多翼离心风机的内流特性及其噪声研究[J];流体机械;2004年04期

7 师铜墙;袁民建;顾媛媛;祁大同;;前向离心风机采用串列叶片叶轮降噪的试验研究[J];流体机械;2010年05期

8 赵婷;赵忖;任刚;师铜墙;;倾斜蜗舌对离心风机降噪影响的试验研究[J];流体机械;2012年03期

9 门艳忠;离心风机蜗壳扩张角对其效率、噪声影响的试验研究[J];煤矿机械;2005年05期

10 石雪松;邱明杰;;新型工业化时期我国离心风机行业发展趋势分析[J];通用机械;2009年01期

  本文关键词：离心式通风机离散噪声数值模拟与降噪研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：327474