斜蜗舌对贯流风机内流的影响及降噪机制研究

本文提出采用一种新型的不等距蜗舌(这里统称为斜蜗舌)在提高风机的外特性性能的同时,相对降低噪声.通过试验与数值模拟,比较直叶片式,斜叶片式贯流风机分别用直蜗舌和斜蜗舌时内流、外特性及噪声频谱.采用三维Navier-Stokes方程和κ-ε两方程湍流模型对内部流场进行数值分析,发现与采用常规蜗舌的贯流风机不同的是斜蜗舌贯流风机偏心涡位置随着蜗舌间隙的变化而发生改变.本文旨在探讨斜蜗舌对贯流风机内流的影响及降噪的机制.     

大小叶片贯流风机内流特性分析与实验研究

为降低空调用贯流风机的噪声,改善音质,通过采用直叶片贯流风轮达到斜扭叶片贯流风轮的音质和低噪声特性,从而降低贯流风轮的制造成本,本文设计了大小叶片交错组合的新型非等距贯流风机,并采用滑动网格对其内流特性进行了非定常数值模拟,同时对其气动噪声特性进行了实验研究.大小叶片贯流风机的偏心涡基本稳定在叶轮中心与蜗舌相连的切线上,位于叶轮内圆周附近.风轮非定常运转时,偏心涡的涡核位置在直径为2mm的圆所围成的区域内变化.大小叶片交错组合的贯流风轮改变了叶轮与蜗舌的间距,有效地降低叶片通过频率噪声并改善了音质.采用大小叶片交错组合的贯流风轮能够达到斜扭叶片贯流风机的降噪效果.     

贯流叶轮的旋转模态分析

应用旋转模态理论和CFD方法研究贯流叶轮的离散噪声特性,并分析贯流风机远场噪声主要呈现宽频的原因.设计了三种不同的蜗壳匹配方案,以控制贯流风机内主要的涡结构。通过采用CFD方法计算不同方案中贯流风机内部涡流动结构主要位置,确定出贯流叶轮上下游发生干涉的叶片数。根据模态分析理论,计算了不同蜗壳及蜗舌匹配方案中贯流叶轮的截止率。计算结果表明,由于叶轮内主流速度较低,使得贯流风机的离散噪声不明显。     

贯流风机内动静干扰发声机理的研究

本文通过实验与数值计算方法,探讨了贯流风机内动静干扰的现象及其诱导的噪声特性.文中给出了贯流风机流场的三维大涡数值计算结果,分析了声源场的特性,指出贯流风机流场具有较强的随机性。分别对直叶轮及斜叶轮气动性能及远场噪声进行实验测量,讨论了两种叶轮的优劣性。使用微压传感器对蜗舌出口处边界层压力脉动进行采集,给出了此处边界层辐射噪声源的相关分析.通过对实验结果分析指出声源脉动的宽频特性是被测风机噪声呈现宽频的主要原因。     

贯流风机涡结构与噪声特性的数值研究

本文采用大涡模拟对空调室内机中贯流风机的内流进行了数值计算,结果显示了以偏心涡为代表的复杂非定常流动细节.计算结果表明,贯流风机气流两次进出叶轮,叶片尾缘、蜗舌处出现明显的脱落涡结构.叶轮周围监测点上出现了三个特征频率,分别对应叶片通过频率、叶片脱落涡频率以及蜗舌后缘的脱落涡频率,不同的特征点上表现出不同的频谱特性.另外,通过LEE方程中的声源项分布得到了贯流风机的主要噪声源区域,继而对蜗舌和叶轮等主要音源表面的远场辐射噪声频谱进行了分析,为后续的实验研究提供参考.     

基于蜗舌改型的空调用离心风机流动分析及降噪研究

本文采用计算流体动力学和声类比相结合的混合方法对空调用离心风机进行流场以及声场的计算,同时进行风机风量和噪声的实验测量,验证所采用的数值计算模型和计算方法的有效性.针对原型非常规蜗壳,提取蜗壳中间截面型线进行直蜗舌的蜗壳设计,在此基础上设计了三种倾斜蜗舌的蜗壳.根据数值计算结果,对最优倾斜蜗舌进行了实验验证。经实验测试,风机在各个工况点风量均有提升,在最大风量点风量提升6.0%,噪声降低1.4 dB(A).数值分析风机内部流动特征及噪声特性,发现在蜗舌附近流动区域内湍流强度和涡量明显减小,在叶片通过频率处声功率谱密度以及噪声峰值明显下降,这也表明风机的旋转噪声得到了有效控制。     

贯流风机变斜式叶轮和常规直叶轮的对比研究

本文对贯流风机变斜式叶轮和常规直叶轮进行了三维数值模拟和实验研究。结果表明贯流风机内部偏心涡的位置沿轴向具有明显的三维分布特征,两者偏心涡的圆周位置沿轴向不断变化,而直叶轮偏心涡的径向位置沿轴向的分布几乎没有变化。变斜式叶轮中偏心涡的位置更加靠近叶轮内圆周和风机的蜗舌。采用变斜式叶轮可以降低叶片通过频率噪声并改善音质。为验证本计算方法的可靠性,计算的流量和压力特性曲线和实验结果进行了比较,吻合良好。     

贯流风机内部偏心涡演化规律的数值分析

本文采用Navier-Stokes方程和Κ-ε两方程模型对不同负载时家用空调贯流风机内部偏心涡的演化规律进行了数值模拟。研究表明,随着出口外界负载的增加,贯流风机内部偏心涡增大,偏心涡卷吸的区域增强;同时偏心涡的涡核不断向远离蜗舌的方向移动。而在相同的出口背压下,提高或降低贯流风机的转速,偏心涡的涡核位置几乎不发生变化.     

改变蜗壳结构对离心风机性能及噪音的影响

利用Ansys Fluent软件进行数值模拟,通过分别改变蜗壳宽度和蜗舌倾角的方法,详细研究了改变蜗壳结构对离心风机气动性能及声功率级的影响。研究结果显示,在离心风机设计推荐范围内存在最佳蜗壳宽度,使得离心风机的声功率级最低;增加蜗壳宽度,离心风机的全压、效率略有下降,静压升高;固定离心风机蜗壳后盖板蜗舌半径R_1,增大蜗壳前盖板蜗舌半径R_2,能有效地降低离心风机的声功率级;在降噪效果上,改变蜗舌间隙优于改变蜗舌倾角.     

小型高速离心风机噪音主要影响因素研究

通过实验和数值模拟方法,本文详细研究了影响小型高速离心风机噪音的主要因素。研究结果显示采用低转速、倾斜蜗舌、适当增加蜗壳出口张开度和增加蜗壳宽度能有效地降低噪音,其中以采用倾斜蜗舌降噪效果最为显著,且对风机气动性能影响不大。本文研究结果可为设计高速小型低噪离心风机提供参考。     

Experimental investigation of metal foam for controlling centrifugal fan noise

This paper presents an experimental investigation on the metal foam for controlling a centrifugal fan noise. Nine samples of metal foam with different types of cells, i.e., open, semi-open and close, are employed to compare their effects on the aerodynamic performance and noise level of the centrifugal fan. Experimental data confirms that the open cell metal foam is the most effective to control the fan noise because it not only significantly suppresses the tonal noise but also attenuates the broadband noise. Moreover, the geometrical parameters of the open cell metal foam, i.e., pores per inch and porosity, are studied to investigate their effects on the aerodynamic performance and noise level of the centrifugal fan.     

电子器件散热风扇气动噪声管道声学模态截止控制技术

深度学习输入特征的选择直接影响其分类性能,为了进一步提高基于深度学习的鸟类物种识别模型的分类性能,该文提出一种多特征融合识别方法。该方法首先通过短时傅里叶变换、梅尔倒谱变换和线性调频小波变换分别计算得到鸣声信号的3种语图样本集,然后分别利用3种语图样本集训练3个基于VGG16迁移的单一特征模型,将3个模型的输出进行自适应加权求和实现融合,并修正了加权交叉熵函数以克服样本不平衡的问题,最后对语图进行分类实现鸟类物种的识别。以ICML4B鸣声库的35种鸟类为研究对象,对比了4种模型的平均识别准确率(MAP),结果表明特征融合模型较单一特征模型的MAP最大提高了0.307;选择输入语图的持续时间分别为100 ms、300 ms以及500 ms,对比不同持续时间下4种模型的测试MAP值,结果表明持续时间为300 ms时4种模型的MAP值均为最高;对比了不同信噪比下4种模型的识别效果,多特征融合模型的识别准确率随着信噪比的下降降低最少。说明在选择合适的语图持续时间后,该文提出的特征融合模型能得到更高的识别准确率,具有一定的抗噪能力,且训练参数少,更适合于少样本鸟类的识别。     

Reduction of motor fan noise using CFD and CAA simulations

Motor fans used for cooling electric motors have long been recognized as one of the major noise sources. Current paper focuses on design of motor fan for electric motors that are used in submarines for pumping sea water. Noise reduction at source is very important and the critical task, for under water applications. An attempt has been made for reduction of motor fan noise by modification of noise sources. For this purpose computational fluid dynamics and computational aeroacoustics code FLUENT package is used to identify the noise sources and to know the overall sound pressure level of motor fan. From these results it is observed that aerodynamic noise is the dominate fan noise source. Aerodynamic noise of motor fan can be reduced by modifying fan geometry. The aerodynamic noise level of motor fan has been reduced by replacing the straight blades with various digits of NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) 65 series airfoil sections. From the numerical results it is observed that the minimum sound pressure level for NACA 65-010 is 65.4 dB(A). These numerical results are compared with measurements in a semi-anechoic chamber. It is found that there is good agreement between numerical and experimental results.     

轴流式弯掠动叶变工况气动──声学性能的实验研究

本文介绍了变工况下，两台具有相同几何参数（动叶弦长除外）的轴流试验风机进行的气动一声学性能的实验研究。一台动叶是常规（径向）动叶，另一台是弯掠动叶（其弦长在中往处增加２０．４％。实验表明：在相同转速条件下，弯掠动叶轴流风机与径向动叶风机相比，不仅提高了气动效率（３％左右），降低了气动噪声（２～４ｄＢ（Ａ）（在最高效率点处，弯掠动叶与径向动叶相比压升增加了１３．１％，流量增加了５％），而且还大幅度地扩大了稳定工作范围（２０％左右）。弯掠动叶在旋转失速工况下性能曲线平坦，并且其旋转失速特征参数明显不同于径向动叶。弯掠动叶的总声压级和噪声频谱也表明了弯掠动叶具有低噪声的特点。     

Measurements of aerodynamic noise and wake flow field in a cooling fan with winglets

The aerodynamic noise and the wake flow field in a cooling fan under actual operating conditions are studied with and without winglets on the fan blades. In order to understand the influence of the winglet, the aerodynamic noise and the wake velocity distribution are measured. The results indicated that overall noise level decreased and the noise spectrum was changed in a low frequency range when the winglet was installed. It was found from the flow visualization and PIV measurement that the influence of the winglet appeared in the traces of the tip vortices and the magnitude of vorticity was reduced in the near wake region, which suggest the observed reduction in aerodynamic noise     

机动车空气动力测试风洞的声学设计

测试、鉴定并研究高速机动车对环境及在车内所产生的噪声，必须有“安静”的风洞，抑制风洞内的气流噪声，将它的本底噪声降低到车辆噪声以下，测试大厅中有足够低的以上获得应有的自由声场范围，所有的声学处理措施不影响风洞的空气动力性能；吸声构件中不含矿物性纤维材料；具有相应的阻燃性能并易于清洁，本文介绍了满足以上所有要求的斯图加特大学空气动力实验室风洞的声学设计和所采用的新型吸声材料，给出了构造大样及实测结果     

高速、高负荷跨音速单级风扇设计与试验

本文介绍－高性能单级跨音速风扇的设计与试验结果。该风扇设计压比２．３,设计效率０．８８,具有高切线速度５１０ ｍ／ｓ（相对马赫数达 １．７２）和低展弦比。 在气动设计过程中,为了改善级效率,使用了前缘掠型和任意空间积迭曲线新技术。为了提高气动设计的可靠性,对风扇进行了三维有粘流动计算分析和气动的优化。 试验结果表明：这台风扇性能达到了它的设计目标。设计点压比（２．３）效率为８９．５％,峰值效率达９０．８％,最高压比达２．４９１,喘振裕度超过１１．５％。 这台风扇显示了当今国际上先进风扇水平。高水平性能的取得归功于在高速和高负荷风扇气动设计中准三维和三维粘性设计系统的应用。     

A study of active tonal noise control for a small axial flow fan

Sound radiated by a computer cooling fan consists of tones which are phase locked with the rotation, and other less deterministic tones and broadband random noise. This paper demonstrates the feasibility of globally eliminating the rotation-locked tones by applying a very simple destructive interference to a modified cooling fan with the number of struts equal to the number of rotor blades. The rig consists of a miniature electret microphone used as a rotation sensor, an ordinary loudspeaker, and a bandpass filter with adjustable amplitude and phase delay. The microphone is located at the inlet bellmouth of the fan to pick up the fluctuating aerodynamic pressure caused by the passing rotor blades. The pressure spectrum is rich in the blade passing frequency (BPF) and its low-order harmonics. It provides much better performance than a pulse-generating tachometer. Analysis of the original fan noise shows that about 90% of the radiated tonal sound is phase locked with rotation, and this portion is almost completely eliminated in all directions. The reductions of the radiated sound power in the first two BPFs are 18.5 and 13.0 dB, respectively, and the overall sound power reduction is 11.0 dB.