叶片与蜗舌耦合对离心风机性能和旋转噪声影响的数值研究

利用三维N-S方程和RNGk-ε湍流模型对离心风机内部的非定常粘性流场进行了数值模拟,分析了不同时刻叶片与蜗舌所处的不同相对位置对风机瞬时性能、叶轮出口流动以及对蜗舌处的静压分布和静压脉动的影响。同时指出,改进特定时刻叶片与蜗舌处于特定相对位置时风机的瞬时性能是提高风机总体性能的一条新的途径。此外,还尝试运用一种新的方法,即不用求解声场而直接依据非定常流场中的静压脉动分析了蜗舌处主要气动噪声源的位置及其成因。     

封闭圆柱腔内旋转点声源声压的近场频域解

在圆柱腔壁面为声学硬壁面的假定下，利用圆柱腔体空间内的格林函数导出了圆柱腔内旋转运动点声源空间声压的近场频域解；进而利用该频域解计算分析了旋转简谐单极子点源的声学特性。计算分析表明：由于考虑了壁面的影响，在圆柱腔体内，点声源旋转频率和源频率的变化将改变声压的空间指向性；源频率和旋转频率的增加伴随明显的多普勒效应，同时基频声压沿圆柱腔体轴线的分布从比较平缓变为明显波动；沿半径方向基频声压也波动变化。     

离心叶轮气动声场的数值计算与分析

采用SIMPLEC算法对Ghost叶轮的三维非定常流场进行了数值模拟。利用计算所得流场结果并结合Lighthill和Lowson声学方程计算了由叶片表面非定常脉动力产生的气动噪声。计算结果表明:气动噪声的峰值主要集中在基频及其谐波附近;与静止的点声源相比,运动的点声源不仅使声场存在明显的多普勒效应,还会使声场的强度产生较大的变化;但对转速恒定的旋转点声源,加速度的变化对声场的影响可以忽略;从声场的分布来看,整个旋转叶轮可以看成是一个按简谐变化的偶极子源,数值计算结果与理论分析的结果吻合良好。