通風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)噪聲消聲器 風(fēng)機(jī)消聲器預(yù)估是當(dāng)前流體機(jī)械研究領(lǐng)域最熱門(mén)也是難度較大的課題之一。本文以一臺(tái)礦用兩級(jí)軸流式局部通風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象,用有限體積法對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)部的非定常湍流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,在此基礎(chǔ)上采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)方法,對(duì)軸流式通風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)噪聲進(jìn)行了數(shù)值預(yù)測(cè)；并用有限元(FEM)法對(duì)風(fēng)機(jī)外殼的振動(dòng)模態(tài)進(jìn)行了分析計(jì)算。 連云港博大機(jī)械設(shè)備制造有限公司的主要研究?jī)?nèi)容如下： 首先,針對(duì)一臺(tái)礦用兩級(jí)軸流式通風(fēng)機(jī),推導(dǎo)描述風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)三維非定常湍流流動(dòng)的控制方程組,建立通風(fēng)機(jī)從集流器進(jìn)口到擴(kuò)散器出口整機(jī)全流場(chǎng)三維幾何模型,設(shè)定恰當(dāng)?shù)膭?dòng)靜交界面類型,使數(shù)值計(jì)算能夠全面、真實(shí)地反映葉輪與各相鄰靜止部件之間的相互影響。 消聲器、消音器、風(fēng)機(jī)消聲器、安全閥消聲器、羅茨風(fēng)機(jī)消聲器。其次,將通風(fēng)機(jī)的全流場(chǎng)作為數(shù)值計(jì)算的求解域,分區(qū)生成計(jì)算網(wǎng)格,選擇適當(dāng)?shù)耐牧髂Ｐ?給定合理的邊界條件,完成通風(fēng)機(jī)在特定運(yùn)行工況下的定常流動(dòng)計(jì)算,再以定常流動(dòng)的計(jì)算結(jié)果為初場(chǎng)進(jìn)行非定常湍流流動(dòng)的計(jì)算,獲得流場(chǎng)的非定常流動(dòng)結(jié)構(gòu)和壓力隨時(shí)間的變化規(guī)律。 然后,根據(jù)定常流動(dòng)的計(jì)算結(jié)果,引入由Proudma提出的改進(jìn)寬頻聲源模型,預(yù)測(cè)了風(fēng)機(jī)各部分氣動(dòng)噪聲聲功率的分布規(guī)律；根據(jù)非定常計(jì)算得到的流場(chǎng)壓力隨時(shí)間的變化數(shù)據(jù),采用FFT變換方法,得到了前后兩級(jí)葉輪與導(dǎo)葉輪監(jiān)測(cè)面上監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓力脈動(dòng)的時(shí)域和頻域分布規(guī)律；在大渦模擬LES基礎(chǔ)上,引入FW-H(Ffowcs-Williams Hawkings)聲學(xué)模型,獲得通風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲的分布特性。從流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果中提取外殼徑向壓力為載荷加載到有限元分析(FEA)軟件中作為外殼動(dòng)力響應(yīng)分析的已知條件,并對(duì)外殼進(jìn)行模態(tài)分析。 最后,通過(guò)本文的研究得到以下結(jié)論：葉輪流域存在較大的流動(dòng)損失,是風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲源的主要產(chǎn)生部位。總體上,葉頂間隙處的氣動(dòng)噪聲聲壓級(jí)較大,葉輪出口處聲壓級(jí)大于葉輪進(jìn)口處聲壓級(jí),并且后級(jí)葉輪聲壓級(jí)大于前級(jí)葉輪聲壓級(jí)。通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)殼體模態(tài)分析得知,氣流非定常脈動(dòng)力對(duì)殼體的振動(dòng)模態(tài)影響較小。消聲器 |
