饲草揉碎机气动噪声数值预测与试验验证
发布时间：2023-03-20 01:27
饲草揉碎机是由我国自主研制的介于粉碎机与铡/切草机之间的新型饲草加工设备。饲草揉碎机工作时,农作物秸秆等牧草物料从揉碎机的入料口进入到揉碎室内,在高速旋转锤片的打击下,与下机壳内壁的齿板发生揉搓和剪切而被揉碎成丝状段后,经导流板和抛送叶轮被抛出机外。目前饲草揉碎机工作时主要存在噪声大的问题,不仅影响整机工作性能和使用寿命,同时影响到工作环境和操作人员的身心健康。因此,为了有效地控制噪声,饲草揉碎机气动噪声的分析与优化至关重要。本文以9R-40型饲草揉碎机为研究对象,首先采用双向流固耦合方法与稠密离散相DDPM模型相结合对饲草揉碎机内非定常气流流场与散碎物料-气流两相耦合流场进行数值计算,获得气流流场及两相耦合流场的分布规律与脉动压力数据。其次,在获得揉碎机锤片转子表面脉动压力数据后运用声比拟理论FW-H方程将静压波动转化为旋转锤片转子偶极子声源。为了考虑外壳对声场的反射与散射作用,将旋转锤片转子偶极子声源与外壳壁面作为声学边界条件采用间接边界元法对方程进行离散求解,从而对饲草揉碎机气动噪声进行数值预测。第三,采用声压法对饲草揉碎机空载及负载工况下的气动噪声进行实测与分析,并将负载时气动...
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究目的及意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 饲草揉碎机相关研究现状
1.3.2 粉碎机振动噪声研究现状
1.3.3 叶轮机械气动噪声研究现状
1.3.4 流固耦合方法研究现状
1.4 本文主要研究内容
第二章 基于DDPM模型的饲草揉碎机内散碎物料-气流耦合流场数值计算与分析
2.1 饲草揉碎机流场模拟基本理论
2.1.1 流体动力学控制方程简介
2.1.2 湍流模拟方法简介
2.1.3 DDPM模型简介
2.1.4 控制方程求解方法
2.1.5 滑移网格模型
2.1.6 流固耦合基本理论
2.2 基于双向流固耦合法的饲草揉碎机内流场数值模拟与分析
2.2.1 饲草揉碎机实体模型建立
2.2.2 揉碎机内流道模型建立
2.2.3 揉碎机内流道流体网格的划分
2.2.4 网格独立性测试
2.2.5 基于双向流固耦合法的空载揉碎机内气流流场数值计算与分析
2.2.6 基于双向流固耦合法的负载气固两相流流场数值模拟
2.2.7 流场数值计算结果与分析
2.3 本章小结
第三章 饲草揉碎机气动噪声预测与分析
3.1 饲草揉碎机气动噪声预测基本理论
3.1.1 气动噪声分类
3.1.2 揉碎机气动噪声预测方法
3.1.3 声学数学模型
3.1.4 间接边界元法
3.2 声学网格划分与边界条件
3.2.1 声学边界元网格划分
3.2.2 接收场点网格的划分
3.2.3 声学网格导入及声学边界条件设定
3.3 饲草揉碎机空载气动噪声计算结果与分析
3.3.1 空载时揉碎机六面体场点声压级云图
3.3.2 空载时揉碎机测量点声压级云图
3.3.3 空载时揉碎机测量点声压级频谱分析
3.4 饲草揉碎机负载气动噪声计算结果与分析
3.4.1 负载时揉碎机六面体场点声压级云图
3.4.2 负载时揉碎机测量点声压级云图
3.4.3 负载时揉碎机测量点声压级频谱分析
3.4.4 声模态计算与分析
3.5 本章小结
第四章 饲草揉碎机气动噪声试验研究
4.1 试验仪器
4.2 试验条件
4.3 测点位置选取
4.4 试验步骤
4.5 试验结果与分析
4.5.1 饲草揉碎机负载与空载气动噪声对比分析
4.5.2 负载时揉碎机气动噪声试验与数值模拟对比分析
4.6 本章小结
第五章 饲草揉碎机气动噪声多目标优化设计
5.1 饲草揉碎机气动噪声优化流程
5.2 优化平台介绍
5.3 优化变量选取
5.4 优化目标函数与约束条件
5.5 试验设计
5.5.1 试验设计方法
5.5.2 抽取样本点
5.6 建立近似模型
5.6.1 建立近似模型的方法
5.6.2 近似模型建立流程
5.6.3 近似模型精度验证
5.7 遗传算法
5.8 优化结果与分析
5.8.1 灵敏度分析
5.8.2 优化参数对优化目标的影响分析
5.8.3 优化结果与分析
5.9 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文及研究成果
个人简历
本文编号：3766397
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究目的及意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 饲草揉碎机相关研究现状
1.3.2 粉碎机振动噪声研究现状
1.3.3 叶轮机械气动噪声研究现状
1.3.4 流固耦合方法研究现状
1.4 本文主要研究内容
第二章 基于DDPM模型的饲草揉碎机内散碎物料-气流耦合流场数值计算与分析
2.1 饲草揉碎机流场模拟基本理论
2.1.1 流体动力学控制方程简介
2.1.2 湍流模拟方法简介
2.1.3 DDPM模型简介
2.1.4 控制方程求解方法
2.1.5 滑移网格模型
2.1.6 流固耦合基本理论
2.2 基于双向流固耦合法的饲草揉碎机内流场数值模拟与分析
2.2.1 饲草揉碎机实体模型建立
2.2.2 揉碎机内流道模型建立
2.2.3 揉碎机内流道流体网格的划分
2.2.4 网格独立性测试
2.2.5 基于双向流固耦合法的空载揉碎机内气流流场数值计算与分析
2.2.6 基于双向流固耦合法的负载气固两相流流场数值模拟
2.2.7 流场数值计算结果与分析
2.3 本章小结
第三章 饲草揉碎机气动噪声预测与分析
3.1 饲草揉碎机气动噪声预测基本理论
3.1.1 气动噪声分类
3.1.2 揉碎机气动噪声预测方法
3.1.3 声学数学模型
3.1.4 间接边界元法
3.2 声学网格划分与边界条件
3.2.1 声学边界元网格划分
3.2.2 接收场点网格的划分
3.2.3 声学网格导入及声学边界条件设定
3.3 饲草揉碎机空载气动噪声计算结果与分析
3.3.1 空载时揉碎机六面体场点声压级云图
3.3.2 空载时揉碎机测量点声压级云图
3.3.3 空载时揉碎机测量点声压级频谱分析
3.4 饲草揉碎机负载气动噪声计算结果与分析
3.4.1 负载时揉碎机六面体场点声压级云图
3.4.2 负载时揉碎机测量点声压级云图
3.4.3 负载时揉碎机测量点声压级频谱分析
3.4.4 声模态计算与分析
3.5 本章小结
第四章 饲草揉碎机气动噪声试验研究
4.1 试验仪器
4.2 试验条件
4.3 测点位置选取
4.4 试验步骤
4.5 试验结果与分析
4.5.1 饲草揉碎机负载与空载气动噪声对比分析
4.5.2 负载时揉碎机气动噪声试验与数值模拟对比分析
4.6 本章小结
第五章 饲草揉碎机气动噪声多目标优化设计
5.1 饲草揉碎机气动噪声优化流程
5.2 优化平台介绍
5.3 优化变量选取
5.4 优化目标函数与约束条件
5.5 试验设计
5.5.1 试验设计方法
5.5.2 抽取样本点
5.6 建立近似模型
5.6.1 建立近似模型的方法
5.6.2 近似模型建立流程
5.6.3 近似模型精度验证
5.7 遗传算法
5.8 优化结果与分析
5.8.1 灵敏度分析
5.8.2 优化参数对优化目标的影响分析
5.8.3 优化结果与分析
5.9 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文及研究成果
个人简历
本文编号：3766397
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