基于涡声理论的低速轴流风机气动噪声研究

采用PIV和CFD对不同安装角低速轴流风机流场进行对比研究,结合低速等熵流动的涡声理论分析风机内部流场与噪声辐射关联,在此基础上计算风机气动噪声.研究表明,低速等熵流动的气动噪声主要源于流场中涡系的拉伸与破裂.均匀进气情况下低速轴流风机的主要气动噪声源为叶片尾缘涡脱落噪声和叶尖涡噪声,其中前者强度明显大于后者.在此基础上,应用基于CFD的涡脱落噪声预测模型对风机气动噪声预测结果与实验吻合较好.     

冷却用弯掠轴流风机气动噪声预测与试验分析

采用Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型,对五种不同结构的弯掠轴流风机A/B/C/D/E进行稳态数值模拟,结合给定的性能要求筛选出B/E风机。以稳态流场为基础,采用大涡模拟(LES)与基于Lighthill声类比的FW-H模型相结合的方法对B/E风机进行非定常计算和气动噪声预测,并将预测结果与试验数据进行了对比验证。分析了以叶轮表面作为噪声源时B/E风机的涡流噪声频谱特性,研究了风机三维非定常内部流场中旋涡分布特性,并探讨了风机旋转区域内部声压级的分布规律。     

轴流通风机气动噪声的实验与预测

１引言轴流风机的气动噪声基本可分为紊流噪声及离散噪声。在中、低压头范围,尤其是单转子风机情况下,离散噪声经过管道声阻抗的衰减作用,在远离风机声场中可降到很低水平,此时紊流噪声成为主要成分。紊流噪声可有多种声源［１］,包括来流攻角引起升力变动相应的紊流噪声,叶片表面紊流边界层直接幅射的素流噪声,边界层分离的噪声,及叶片尾涡引起升力变化诱发的噪声。这些噪声都具有宽频带的特性。在来流无冲击进口,无边界层分离的正常运行条件下,从边界层中小尺寸旋涡直接幅射的声能是不大的。对有限叶片弦长,因叶片两表面大尺寸…     

开式轴流风扇气动噪声预测

本文采用LES/FW-H的匹配方法,研究了开式轴流风扇内部旋涡流动特征及其与叶片表面干涉引起的气动噪声之间的联系,同时进行了远场噪声预测,探讨了叶轮不同表面辐射噪声时的频谱分布特征.研究结果表明,开式轴流风扇吸力面附近形成的叶尖涡和前缘分离涡在吸力面叶片表面相应位置形成大压力波动,形成主要噪声源;叶片吸力面的辐射噪声可以通过改善吸力面附近的旋涡流动来降低;低速轴流叶轮由叶轮壁面辐射的噪声以宽频成分为主.     

矢量气动声学的理论研究进展及应用

气动声学的声比拟理论以密度、声压等标量为波动算子变量,建立非齐次波动方程,描述流体运动及与边界作用诱发声音的辐射,但标量无法直接描述声能量的传播过程和途径.在流体力学研究中,标量用于描述当前当地的物质状态,而矢量用于描述质量和能量的传输.借鉴上述思想,开展了矢量气动声学的研究,概述矢量气动声学的理论研究进展及应用,主要包括:（1）以声粒子速度为变量,采用声比拟理论的思想直接从Navier-Stokes方程出发推导建立了气动声学的矢量波动方程及两种频域解;（2）综合利用声压和声粒子速度的积分解,直接求解声源周围的瞬时和有功声强矢量场,直观显示声能量的传播途径,应用于旋转声源辐射声能量的传播分析,揭示了亚音速旋转声源辐射声能量的3种传播模式:螺旋模式、声学黑洞模式和R-A模式;（3）采用球谐级数展开方法建立旋转点/紧凑声源辐射噪声的声压和声粒子速度的频域解析解,在此基础上推导了声功率谱的频域解析解,建立了识别旋转叶片声源在空间域和频域分布特征的方法;（4）综合利用矢量气动声学方法和等效源方法,显示声源和散射边界周围声强矢量场的分布特征和能量传播途径,直接揭示了阻抗边界主要的吸声位置以及直接计算得到阻抗边界的吸收声功率.      

格子Boltzmann方法应用于气动声学研究

应用格子Boltzmann方法(LBM)对不同类型的气动声学问题进行数值研究.通过模拟一维平面声波和二维点源声波的传播,得到沿传播方向的声压脉动,其振荡幅值和衰减趋势与理论值相吻合.其次进行声波衍射和干涉现象的数值模拟.最后,模拟处于流场中运动声源辐射声场的多普勒效应.模拟结果说明LBM方法能较好地模拟低马赫数下的声学问题,包括声压脉动的传播,声波的波动特性以及流动与声波间的相互作用.     

掠动叶对微型轴流风扇气动-声学性能的影响研究

轴向掠是叶片的径向成型方法之一.本文基于Fluent软件分别对具有前10°、后掠10°和径向0°动叶的三种风扇模型进行了定常流场和非定常流场的数值模拟,然后基于FW-H积分完成了风扇流动噪声的远场辐射计算,研究动叶的轴向掠对小尺寸轴流风扇气动与声学性能的影响.结果表明,前掠叶片和后掠叶片使风扇的全压在大流量工作区域低于0°径向风扇,内效率也略有降低.在气动声学性能方面,研究结果表明前掠不利于本文所研究的微型轴流风扇气动噪声的抑制,但后掠动叶降低了风扇的噪声,相比径向风扇,后掠风扇的远场噪声总声压级约下降1. dB.     

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。     

数值仿真生成的汽车后空调气动噪声预测及评价

为解决需要项目开发后期样车完成后才能进行整车空调气动噪声性能测试及评价的滞后性问题,针对某SUV整车后空调高档范围工作产生的气动噪声,提出了一种基于空调整车计算流体动力学和FW-H声类比方程的气动噪声仿真计算分析和神经网络的主观评价预测方法。首先采用计算流体动力学和FW-H声类比相结合的方法仿真计算和验证后空调高档运行时车内产生的气动噪声特性;然后将仿真得到的时域气动噪声样本转化成声频格式,并开发GUI程序界面进行噪声样本主观评价和客观参数计算;最后建立基于遗传算法优化的主客观映射神经网络预测模型以实现车内后空调气动噪声性能的预测评价。仿真计算及预测评价结果表明：该方法计算的气动噪声仿真误差在10%以内,主观预测误差在0.5分以内,可有效指导汽车空调气动噪声性能的前瞻性预测开发。     

BD6型对旋轴流风机性能预测及内流分析

本文对一种对旋式轴流风机,采用SIMPLE方法对其整机的性能预测,通过求解雷诺平均N-S方程,湍流模型采用标准的κ-ε模型,给出了分析采用的几何模型,网格划分方法以及最优设计点上的子午面,平均周向面上的内流分布特征.通过8个工况点性能预测与实验结果的比较,验证了所选用的CFD方法与模型对于预测对旋风机的性能的可靠性,这种方法能够为优化改进对旋风机的设计提供帮助.     

非光滑叶片对轴流风扇气动性能的影响

在低速轴流风扇实验台上,通过对比测量光滑转子叶片、两种表面具有流向沟槽的非光滑转子叶片风扇的气动性能,研究了叶片沟槽面对风扇气动性能的影响.结果表明:(1)在设计状态和小流量状态,采用微槽型非光滑叶片能提高该风扇的流量、降低总压损失和提高风扇总压升;(2)在近失速状态,非光滑叶片使风扇性能下降;(3)非光滑叶片对风扇性能的影响在很大程度上取决于非光滑叶片的沟槽尺寸.     

轴流风扇叶片端导叶作用的研究

本文采用数值方法研究了叶片端导叶对轴流风扇性能的影响。通过与普通开式轴流风扇比较,分析了叶片端导叶对内部流动作用的机理.数值计算结果表明:叶片端导叶的安装位置将影响轴流风扇气动效率,安装叶片端导叶不能提高风扇静压升,但是在压力面安装时能有效地减小风扇叶顶泄漏流与主流的掺混损失;在设计流量下,压力面安装叶片端导叶使泄漏涡的作用范围较小,涡核更靠近吸力面;吸力面安装叶片端导叶弱化了泄漏涡的强度但没有减小泄漏涡的作用范围。     

被动控制装置改进轴流风机失速余度的实验研究

1前言近年来，使用被动控制装置改进风机的失速特性一直引起风机设计和研究人员的重视。例如：在转子前加装可调进口导叶，在转子叶尖区吹气和放气，机匣处理装置（轴向、斜向和周向开缝）等来抑制风机失速的技术已被实际应用。但这些装置仍然存在着一些缺点。例如：降低了风机的最高效率尚2％－4％），改进失速余度的范围小，大约只有20％的流量失速金度的改进．以及装置本身结构复杂，增加了造价。因而一种被称为空气分流器的被动控制技术，首先由NBAHOB；C．K申请了专利川。由于空气分流器在控制轴流风机失速有很好的效果，因而许多…     

基于两级通流模式的贯流风扇气动噪声模型

贯流风扇独特的流动形态导致主流并非发生于部分流道,根据其内流特点,本文提出了两级通流模式。在离心风扇及轴流风扇气动噪声模型基础之上,同时考虑风扇的具体几何尺寸,运行情况,及蜗壳的存在对噪声传播的影响,提出了贯流风扇叶轮气动噪声的预估模型。试验结果验证了该模型的可靠性,在低转速1100r/min以下时可以较好地预测贯流风扇的气动噪声总声压级,在较高转速时,存在一定的误差。     

大型轴流风机来流条件对内流影响的数值分析

本文对带有前后导叶以及复杂进气箱的大型轴流引风机的内流特性进行了全三维的数值计算,并且将其性能与实验数据进行了比较。研究捕捉了许多复杂的流动现象,说明部件之间的相互关联非常紧密。进气箱的复杂形状和不合理的轴套结构会增大流动的不稳定性和损失,并引起了下游流动的周向不均匀性。通过不同预选方案的对比,发现负预旋虽然加大了叶轮对气体的做功量,同时也增大了进口段全压损失且恶化了流场结构.另外,分析了前导叶位置对流动、性能的影响.为了提高数值计算的速度和精度,求解中采用了网格自适应和并行计算的技术.     

风扇/轴流压气机裕度定制

从掌控风扇/轴流压气机裕度方法回顾入手,探析美国和俄罗斯裕度控制方法及相应特点,提出将掠因素全面包含入二维特性预估循环,并将对裕度控制机制的朴素认识嵌入CFD结果判读,形成裕度定制方法。     

带有进气箱的轴流风机性能变化数值分析

本文对带有和没有进气箱的轴流风机进行了多个工况的整机三维流场分析,着重分析了进气箱内部的流动和出口速度的分布对风机性能的影响.计算结果表明,在符合良好流场设计原则的进气箱内部出现了明显的流动分离,该分离导致的进气箱出口速度不均匀分布引起了轴流风机的效率明显下降,但是出口压力却略有上升的效果.分析结果表明该进气箱需要进行进一步改进.该分析对类似进气箱的设计也有一定的参考价值.