离心风机振动噪声预报与控制技术研究

发布时间：2020-06-11 02:58

【摘要】：离心风机是一种广泛应用的流体机械,使用过程中突出的问题是噪声高,已成为影响人们工作与生活舒适性的重要噪声源之一,开展离心风机振动噪声预报与控制技术研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文系统分析了离心风机振动噪声机理与控制技术国内外研究动态,归纳了各类振动噪声源。利用典型离心风机,在半消声室中进行了振动噪声测量试验,获得了风机结构振动、蜗壳辐射声、蜗壳内表面脉动压力、管内流速与噪声等试验数据,为风机流场、振动与噪声预报方法的验证提供了试验数据,同时也为风机优化设计效果验证提供对比数据。采用激光扫描获得了叶轮三维构型,考虑了叶轮后盘与蜗壳之间的间隙和喇叭状进风口,进行了风机全流域精细的结构化网格划分,流域分为:包含叶轮的阶梯状旋转域、蜗壳为主的区域以及方变圆段与随后的管道区域。采用RANS方法计算了稳态流场,使用大涡模拟了瞬态流场,利用管中流速和蜗壳脉动压力试验结果进行了验证,从而形成了获取流体激励力源的数值预报方法。基于大涡模拟方法获得了流体作用于叶轮的动态力和力矩,利用转子动力学计算原理得到了电机轴承处动态力,利用结构有限元分别计算了轴承动态力、蜗壳内表面脉动压力引起的蜗壳外表面振动位移。然后,用声学有限元预报了蜗壳结构声辐射,从而将稳态流场、瞬态流场、结构有限元、声学有限元等手段融合起来,形成了风机蜗壳振动与声辐射的完整预报方法,并用半消声室噪声测量结果进行对比分析,验证了蜗壳振动声辐射预报方法的有效性。结合大涡模拟获得的叶轮表面脉动压力、蜗壳内表面流体脉动压力,考虑叶轮旋转,利用声学有限元计算了与风机连接的管道内部噪声,与试验结果较为接近,验证了旋转叶轮与蜗壳内压力脉动辐射声预报方法是准确可靠的。最后,逐一梳理了风机振动噪声控制方法,针对试验风机,根据理论分析与振动噪声试验结果,采取了敷设阻尼材料、改进支撑方式、改动叶片出气边形状等减振降噪措施。测试表明:蜗壳噪声在轴频处降低了约7dB,在高频段整体下降约4dB,蜗壳噪声降低明显;管内流速降低了0.5m/s,管内噪声在轴频处噪声降低约3dB,在一阶叶频处降低约4dB。
【图文】：

示意图,离心风机,波传播,和声

中国舰船研究院博士学位论文生的原因机（含叶轮、蜗壳）、电机组成，因而相应的噪声意图如图 1.3 所示。风机的空气动力噪声主要由两果风机出口直接排入大气，还有排气噪声。排气噪八次方成正比。通常，若排气速度很低，，排气噪声噪声、蜗室的混响声，蜗舌部分的辐射声，也是风

叶片结构,形式

直到工程设计的风机预估性能和实测性能如图 1.8，但数值计算难以总结出理论方面的简洁种参数是相互影响的）。改进的工程设计方法（基础）用N-S方程分析三维湍流流场（关键）样机性能测试（验证）图 1.8 风机现代设计方法的基本思想[81]，朱之墀提出了长短开缝形式[82]，如图 1.9 所示。叶片结构可以将叶片尾缘吸力边的滞止边界层吹用于叶片上的力比较“轻柔”。
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U661.44

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