吸尘器离心风机气动性能及噪声研究

发布时间：2020-03-19 19:42

【摘要】：离心风机是一类在工业生产与日常生活中广泛使用的的流体机械。本文以吸尘器用高速离心式风机为研究对象,通过数值模拟和实验测试相结合的手段研究风机的气动性能和气动噪声,探究关键设计参数对风机性能的影响,开展效率优化和降噪研究。分别采用混合平面法和滑移网格法对原型风机的流场进行数值模拟,将气动性能的计算结果和实验值对比,验证了数值模拟结果的可靠性,在此基础上分析了轴向涡流、二次流、分离流等流场特征,增进了对风机内部复杂流动现象的理解。探究叶片入口角β_1、出口角β_2和圆弧半径r_1对风机气动性能的影响,总结出三者对风机气动性能的影响规律。针对双圆弧的几何局限性,提出采用三次贝塞尔曲线代替双圆弧,对曲线参数化建模,提出优化问题的数学模型,通过试验设计、响应面建模和数值寻优,优化出一款高效风机。优化结果得到实验验证,达到了预期提升峰值效率的要求。对于气动噪声研究,采用声类比方法数值模拟原型风机的声场,对比计算和实验结果验证了数值方法的准确性。通过声源强度分布,确定了主要的声源位置,并针对主要声源开展降噪研究。研究不同叶片数目组合的风机,发现增加叶片数目能够有效地降低旋转噪声,对宽频也有一定的抑制作用,降噪效果明显;但同时会导致风机运行效率的降低。研究叶顶斜切对风机性能的影响,发现在气动性能几乎不变的前提下能够显著降低一次谐频及其附近的宽频噪声,具有良好的降噪应用前景。
【图文】：

南京航空航天大学硕士学位论文第一章 绪论背景及意义器作为生活中不可或缺的清洁电器，将人类从繁琐的清洁工作中解脱出来，图 1.1 是家用吸尘器的结构示意图，它主要由五部分组成：刷头、连接管路滤集尘装置和单相串励电机。目前市场上在售的吸尘器产品质量参差不齐，；除了品牌因素外，产品的市场表现主要由其质量来决定，大吸力、高效率往往能够跻身高端产品行列，占据市场主流。

消费观念的改变，被动噪声控制技术已逐渐被市场淘汰，现在的离心风机设计方法要求工程师在产品设计之初就考虑噪声指标，从根源上进行降噪设计。本文以企业某款在售的吸尘器高速离心式风机为研究对象，对风机产品进行效率优化和降噪设计。该款风机在同行业中性能卓越，已达国际先进水平，不仅在国内市场表现优异，还远销欧美占据了广阔的海外市场。该款风机年销售量约 300 万台，大量应用在各类吸尘器产品中，据企业估算，风机产品效率每增加 1%，噪声每下降 1dB(A)，单台风机的利润至少可以提高 6%。可以预见，提升风机效率、降低风机噪声不仅能为企业带来直接的经济效益，，还能进一步提升该款风机在同类产品中的竞争力，增强企业的科技创新能力。1.2 吸尘器离心式风机1.2.1 风机结构不同于常见的蜗壳式离心风机，吸尘器中使用的离心式风机采用叶片型导流器替代蜗壳。和蜗壳式风机相比，这种布局形式结构紧凑，利于产品的小型化、轻量化发展，方便家庭主妇人群使用。图 1.2 是吸尘器离心式风机的结构示意图，一般由机壳、叶轮、传动轴（含轮毂）、叶片型导流器和单相串励电机组成。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH452

【参考文献】

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1 赵燕杰;谭俊飞;党飞龙;李景银;;离心风机集流器的响应面优化设计[J];西安交通大学学报;2015年11期

2 左曙光;张琛t

本文编号：2590629