非稳定工况下对旋风机噪声数值模拟及实验研究

发布时间：2017-09-19 01:45

  本文关键词：非稳定工况下对旋风机噪声数值模拟及实验研究

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【摘要】：风机是工程实践中应用最为广泛的叶轮机械之一，其内部流场的流动状况及由此产生的噪声问题对风机的性能和实际应用起到至关重要的作用。因此，风机的内部流场特性及其噪声问题研究是目前工程中亟待解决的问题。风机工作在非稳定特性区时，风量、风压和电机电流大幅波动，振动和噪声显著增加，严重时造成叶片撕裂，使风机损坏。而往往风机的运行受工作状态和工作条件影响,更多的是处于非设计状态下工作。 本文首先对型号为KDF-5的对旋式轴流风机进行实验研究，然后对该风机建模后进行数值分析，并且与实验分析进行对比，最后探讨风机的降噪方法。本文具体工作如下： （1）设计对旋风机气流压力脉动特性的测试方案。通过改变风机运行工况，采集风机噪声信号。 （2）根据实验结果进行气动噪声分析。利用功率谱、最大熵谱等方法分析噪声信号与气流的变化规律，分析发现：噪声频谱的波峰幅值随流量的减小逐渐降低，波峰数逐渐减小；在小流量工况下，级间流动以涡流为主，气动噪声以涡流噪声为主。 （3）对风机建模进行数值模拟，结合实际实验结果对风机内部流场进行分析。分析不同工况下风机内部流动特性，得出：随着流量的减小，流场逐渐恶化且呈现涡流噪声特性，与实验分析相吻合。 （4）通过对风机的气动优化设计得出一级叶片采用八片，二级叶片采用七片使得叶片满足数量尽量互质的要求，避免了离散噪声在倍频程上的叠加；对不同叶高处风机噪声测试实验和不同叶尖间隙风机数值模拟、二级叶片打孔优化模拟等方面在非稳定工况下，叶片吸力发生流动分离，，开始出现旋转失速涡，主气流紊动剧烈，并且叶尖间隙涡流增大，噪声增大；合理的控制叶尖间隙也就能控制由其引起的涡流噪声；叶片打孔可以减少涡流的存在并降低噪声。
【关键词】：非稳定工况 气动噪声 压力脉动 数值模拟
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH432.1
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-11
• 图清单11-15
• 表清单15-16
• 变量注释表16-17
• 1 绪论17-27
• 1.1 课题研究的背景及意义17-18
• 1.2 文献综述18-24
• 1.3 对旋轴流风机非稳定工况概述24-26
• 1.4 本文研究的内容26
• 1.5 本章小结26-27
• 2 轴流风机数值模拟的理论研究27-41
• 2.1 内部流场数值模拟理论研究27
• 2.2 计算流体力学理论27-32
• 2.3 噪声模拟理论研究32-36
• 2.4 轴流风机噪声数值预估模型36-39
• 2.5 本章小结39-41
• 3 轴流风机噪声分析的实验研究41-57
• 3.1 实验装置41-43
• 3.2 试验方案43-47
• 3.3 实验结果与分析47-56
• 3.4 本章小结56-57
• 4 轴流风机流场模拟57-67
• 4.1 对旋风机非稳定工况成因57-59
• 4.2 流场数值模拟理论59-61
• 4.3 流场数值模拟结果与分析61-65
• 4.4 噪声频谱的分布65-66
• 4.5 本章小结66-67
• 5 风机降噪方法研究67-91
• 5.1 气动设计优化降噪67-76
• 5.2 改变叶尖间隙降噪研究76-87
• 5.3 叶片穿孔降噪87-90
• 5.4 本章小结90-91
• 6 结论与展望91-93
• 6.1 结论91-92
• 6.2 展望92-93
• 参考文献93-98
• 作者简历98-100
• 学位论文数据集100

【参考文献】

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本文编号：878760