旋转式压缩机气流噪声机理与抑制研究

发布时间：2020-03-21 00:56

【摘要】：旋转式压缩机多用于空调和冰箱,结构繁杂,气流噪声比较严重。准确地找出气流噪声的位置和根源,分析和提炼压缩机噪声的研究方法以及进行噪声抑制就显得非常关键。详细分析了国内外关于旋转式压缩机气流噪声的研究现状和特点,尚未见到关于压缩机气流噪声机理分析、预测的成熟模型,也没有普遍适用的气流噪声控制规律的成果报道。将压缩机进行整机分析非常困难,需要将压缩机的各型号,甚至各零部件分隔开来进行研究,尤其针对重点部件进行分析,如排气阀、消音器、排气通道和储液器等。对压缩机噪声的某些研究方法进行了进一步分析,提出了一些新的模型和方法。结合实际压缩机的噪声特点利用试验和理论分析出了主要气流噪声源的位置,分析了产生机理,并进行了仿真和试验研究,压缩机气流噪声得到了有效的抑制。具体研究内容如下: 首先讨论了压缩机气流噪声的研究意义,回顾和分析了压缩机气流噪声的研究现状和特点,指出了目前研究方法的优越性和局限性,明确了需要解决的问题和研究方向。声腔四端网络方法的点源模型在数学上存在奇异性,使得传递矩阵的计算有疑问。而面声源为实际声源,该模型虽然消除了数学上的奇异性,但计算复杂,且面声源上声压分布很不均匀,使得平均化存在问题。针对这些问题首次提出了一种简化的圆形线声源模型,该模型是实际面声源模型的简化,即利用一个圆形线源替代整个面声源。数值算例表明,该模型既避免了面声源繁杂的计算处理,又消除了点源模型的奇异性,线声源上声压分布均匀,能取代实际的面声源模型。为了解决声学模态叠加法收敛较慢的问题,将经常用于电磁场分析的Ewald方法引入到了声学问题中,并导出了具有吸声边界条件的声学响应计算公式。数值计算表明,在计算效率上Ewald方法较模态叠加方法具有明显的优越性。首次计算并分析了储液器内的湍流压力脉动情况,对比了单极子源产生压力脉动与湍流压力脉动的差异。阐述了储液器内湍流压力脉动产生机理,同时也分析了从压缩机气缸内传向储液器的非气流噪声源的抑制方法,利用两个旁支的单吸气储液器能够有效地缓解气流压力脉动和抑制噪声。旋转式压缩机具有明显的吸气、压缩和排气几个阶段。首次对旋转式压缩机进行了转角特性分析,包括噪声,振动和压力脉动信号,试验方法包括单脉冲和多脉冲采样方法。根据试验分析得出该压缩机噪声源主要来自于排气阶段,并进一步分析了排气噪声的产生机理,为压缩机的降噪提供了理论依据。利用热力学方法,试验数据与CFD方法相结合预测了压缩机排气腔内的压力脉动情况,分析了理论仿真与试验数据的差异及其原因,同时对比了不同排气腔体内观测点压力脉动幅值,提出了改善排气噪声的方法。在转角特性分析和排气腔压力脉动分析的基础上对排气消声器进行了改进,通过理论公式验证了传声损失数值计算的正确性。在消声器传声损失数值计算的基础上归纳出一套改善消声器传声损失的方法,并进行了多个方案的改进,数值计算表明了较好的效果。实际工况的试验也在较宽频率范围内体现出了良好的改进效果。从各章节的研究可以看出,理论方法的研究在一定程度上对压缩机声学理论模型的建立和数值求解方法的应用提供了依据。针对实际产品的数值模拟,试验分析和改进研究对气流噪声的机理有了进一步的诠释,为压缩机气流噪声的控制和低噪声压缩机的设计奠定了基础。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH45

【参考文献】