多翼离心风机气动噪声的数值分析

多翼离心风机叶片短、流道窄,叶轮出口流速分布不均,引起叶轮与蜗壳干涉作用加剧。本文探讨流场与声场非定常耦合机理,根据声类比理论分析其偶极子声源产生的气动噪声。利用直接边界元声学求解方法建立以蜗壳为界的内外声学模型,分析蜗壳对声传播的散射作用,内部噪声通过蜗壳的进出口传播到风机外部。结果表明:从监测点声压级频谱及A计权声压级分布观察,声压级分布在低频段呈宽频分布,在基频与其倍频处出现波峰并呈逐渐衰减趋势,说明该多翼离心风机气动噪声受叶片周期性旋转压力脉动影响较大。对比噪声测试结果,相对误差为2%以内,分析计算与试验相符。     

多翼离心风机的三维数值分析

本文对一前弯多翼离心风机的内流场进行了三维数值分析。结果显示蜗壳内部的最大压力沿着轴线方向分布在不同的圆周位置,叶轮内部蜗舌上游区域存在着进口旋涡,蜗舌附近存在着明显的从叶片出口到进口的逆向回流,蜗舌间隙中存在着间隙涡,本文同时给出了一些典型位置上的速度和静压沿轴向的分布曲线,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。     

多翼离心风机的气动噪声预测

针对目前不同型号的多翼离心风机采用降噪方法的不确定性,提出了一种基于非定常流场的多翼离心风机气动噪声分析方法,不需要直接求解声场却能为多翼离心风机降噪提供有用信息.对风机内部非定常流场进行计算,结合时域和频域方法对流场内静压脉动的强度和频率进行分析,根据声学基本理论,判定主要气动噪声源的位置及噪声类型.用该方法对某多翼离心风机进行计算,实验与理论分析的结果吻合良好.     

并联多翼离心风机蜗壳出口等面积优化法

多翼离心风机并联系统有限的出口面积使风机性能受到制约,为提高并联运行状态下的风机性能,需对蜗壳的出口结构进行相应的优化。本文引入系数￡表征蜗壳出口段流道的收缩程度,详细分析了该收缩度ε对风机性能的影响,并根据不同方案的计算结果提出了一种针对并联系统风机的等面积优化法。基于该方法对原风机蜗壳结构进行了局部改型,模拟及试验结果表明:等面积优化法消除了流道中出口面积受限造成的压力损失,蜗舌附近流动得到明显改善,气动性能也得到较大提升。     

多翼离心风机叶片参数化及多目标优化研究

针对吸油烟机用多翼离心风机叶片多目标优化设计,提出一种二次非均匀B样条曲线的叶型参数化方法。采用4个控制点确定B样条曲线的方式对叶片的出口角、叶型的弦长和叶型的最大弯曲度进行控制,可以有效避免不合理叶型。使用Matlab软件调用相应的批处理文件,实现叶轮的自动建模和网格划分。结合最优拉丁超立方试验设计方法和CFD数值计算生成44组多目标优化的样本空间,建立能准确反映设计变量与优化目标之间响应关系的Kriging近似模型,并利用存档微遗传算法对其进行多目标优化。研究结果表明:与原型机相比,优化后的叶轮出口的径向速度明显增大、蜗壳内部流动损失减小,吸油烟机系统在多个工况下的流量和效率均有提高。     

黏性耗散对离心压缩机气动性能的影响

针对小流量系数离心压缩机,考察了流体的黏性耗散效应对流动损失的影响程度.通过压缩机模型级的实验测量和数值模拟,分别分析了压缩机级和叶轮在有、无黏性耗散影响下的流动性能.结果表明:当不考虑黏性耗散损失时,压缩机模型级具有较高效率;在黏性耗散效应的影响下,流动的多变效率约降低8个百分点.另外,不同的机壳间隙对多变效率也存在...     

低温氦气离心风机气动设计及变工况性能预测

低温氦气离心风机是超导磁体循环预冷系统的关键驱动设备,其性能优劣直接影响整个预冷系统的性能。本文按真实气体模型计算气体的热物性,自主开发了离心压缩机初步气动设计和变工况性能预测程序,对以低温氦气为工质的离心风机进行初步设计和变工况性能预测。基于三维流场数值仿真分析验证该低温离心风机内部流动情况和级性能。结果显示：低温氦气离心风机在各工况下都有良好的气动性能,本文所建立的气动设计及性能预测方法准确可靠,可用于磁体循环预冷系统低温氦气离心风机的初步设计与性能评估。     

基于敏感性分析降维的多翼离心风机叶轮优化设计

针对多翼离心风机内部流动分离严重、流动损失大及叶轮几何参数多等特点,本文以风机叶轮为对象,开展了几何参数化建模及基于敏感性分析降维,并在此基础上,通过建立包含拉丁超立方抽样法、支持向量回归(SVR)代理模型、混合自适应采样方法和遗传算法的高维高效优化方法,分别开展了效率单目标优化与效率–全压多目标优化设计。研究结果表明：对于风机效率,几何参数影响程度由大到小依次为叶轮内径、叶片出口角、叶轮外径、中盘位置、叶片进口角、叶片数、叶轮宽度、叶片厚度。单目标优化后风机最高效率点效率提高2.29%;多目标优化后效率提高1.91%,全压提升30.95 Pa。研究工作对于认识多翼离心风机内流机理、发展先进优化设计方法具有较重要的学术意义及工程应用价值。     

多翼风机新型斜蜗壳和常规直蜗壳的对比研究

本文采用Navier-Stokes方程和K-ε两方程模型对多翼风机分别采用新型斜蜗壳和常规直蜗壳的内流特性进行了三维数值模拟和实验研究。新型斜蜗壳的蜗舌间隙沿轴向从底盘到进风口由6％变化到4％,同时间隙位置沿圆周方向偏移15°。计算结果表明采用新型斜蜗壳可以改善多翼风机蜗舌间隙内的压力和速度分布,消除近底盘区域的出口旋涡。实验结果表明,采用新型斜蜗壳可以提高多翼风机的压力,降低叶片通过频率噪音并能改善音质。     

叶根倒角对离心叶轮气动性能的影响

本文分别以一个低压比和一个高压比离心叶轮为对象,采用FINE/TURBO软件包,数值分析了叶片根部加倒角对叶轮流场气动性能的影响.结果表明:叶根倒角的存在会使流量减小,倒角越大,通流量也越小;倒角使压比和效率 均有所下降,并对叶根附近流动参数分布带来明显的影响.     

风机三维气动性能数值分析研究

为了提高风机性能数值计算的准确性,本文应用Fluent软件对低压轴流风机整机性能进行数值模拟,分析不同湍流模型条件下,风机气动性能的差别。同时,通过合理建立数值模型、设置边界条件、选取与实际工况一致的风机静压来提高数值模拟精度和可靠性。最后,针对不同工况下数值模拟的收敛判定提出建议。本文研究结果将对聚能型风力机的数值模拟研究起指导性作用。     

集流器偏心对多翼离心风机性能及噪声的影响研究

风机进口处的流动状态对其性能具有直接影响。本文对某多翼离心风机提出一种进口集流器偏心安装的方法,来控制其进口流动,使其性能获得提升、噪声降低。通过数值寻优与实验寻优的相互验证,对不同工况下集流器偏心安装前后的风机性能、噪声及内部流场展开分析,并最后得出了集流器的合理偏心位置。结果表明:当偏心角θ=120°且偏距比ε=0.016时,偏心方向对应叶道内的流动分离减弱,叶轮出口气流速度增大,同时叶轮前盘和集流器间隙间的流量泄漏也相应减小。在风机运行工况范围内,该风机的风量最大增加3.5%,全压效率最大提高3%,噪声降幅最大达1.2dB.     

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。     

积垢对离心压气机叶轮气动性能的影响

建立表征离心压气机叶轮积垢分布的粗糙度模型,在叶片表面生成三维、非均匀分布的粗糙带,数值研究干净和积垢状态下叶轮的气动性能和内部流场,并通过敏感性分析,找到对叶轮气动性能影响最大的积垢区域。结果表明:积垢叶轮的多变效率和总压比较干净叶轮均有显著下降;随着流量增大,性能衰减愈发明显;离心压气机叶片前缘靠近叶顶部位为气动性能对积垢的最敏感区域.研究工作为离心压气机的鲁棒设计优化奠定了理论基础。     

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。     

扩压器几何参数对离心风机噪声的影响

本文试验研究了扩压器几何参数对一高速离心风机的噪声的影响。扩压器的几何参数包括叶片数、叶轮与扩压器的径向间隙和倾斜前缘倾角以及它们的耦合作用对风机噪声的影响。试验结果表明:(1)风机A声级噪声随扩压器叶片数增加而下降,但气动性能也随之下降;(2)扩压器前缘半径从R_3/R_2=1.03增加到1.07,在设计点风机A声级噪声降了约3 dB(A),继续增大至1.09则基本不变;(3)适当倾斜扩压器前缘可有效降低风机噪声,在设计点30°倾角扩压器相应的风机A声级噪声下降了约3.6 dB(A);(4)倾斜扩压器前缘与增大径向间隙的降噪效果不能叠加。     

集流器偏心对前弯离心风机气动性能影响分析

前弯离心风机叶片长、弯度大,蜗壳非对称性加剧其与叶轮干涉作用。为研究流动非对称性对前弯离心风机气动性能影响,本文对某前弯离心风机进行集流器偏心安装,采用数值模拟对风机三维不可压缩流场进行求解,预测不同安装角及偏心距下的离心风机性能。通过观察分离流动与气流角分布情况,给出偏心角、偏心距改变对叶片入口流动分离影响细节。结果显示当偏心距L=3 mm,偏心角θ=120℃时分离现象明显减少,分离干涉得到改善,结合试验对偏心方案进行可行性验证,采用该分析方法可为预测非对称入流条件下的离心风机内部流动特征提供一种途径。