離心風(fēng)機(jī)噪聲模擬

1、離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場聲壓級模擬對比及動網(wǎng)格技術(shù)介紹 姓名：小朱1/21緒論01離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場噪聲模擬及結(jié)果對比分析02總結(jié)和不足之處03動網(wǎng)格技術(shù)實例03042/21緒論一、背景 風(fēng)機(jī)已經(jīng)有悠久歷史。中國在公元前許多年就已制造出簡單木制風(fēng)車，它作用原理與當(dāng)代離心風(fēng)機(jī)基本相同。1862年，英國圭貝爾創(chuàng)造離心風(fēng)機(jī)，其葉輪、機(jī)殼為同心圓型，機(jī)殼用磚制，木制葉輪采取后向直葉片，效率僅為40%左右，主要用于礦山通風(fēng)。1880年，人們設(shè)計出用于礦井排送風(fēng)蝸形機(jī)殼，和后向彎曲葉片離心風(fēng)機(jī)，結(jié)構(gòu)已比較完善了。 而在風(fēng)機(jī)使用過程中，噪音存在能對生產(chǎn)、環(huán)境等產(chǎn)生很大影響，伴隨工業(yè)發(fā)展對風(fēng)機(jī)性能要求提升，風(fēng)機(jī)設(shè)計和制

2、造技術(shù)也不停提升，人們對風(fēng)機(jī)降噪問題也提上了日程。當(dāng)前采取能有效降低風(fēng)機(jī)噪音方法有很多，但均不完善。3/21緒論二、離心風(fēng)機(jī)噪音產(chǎn)生機(jī)理及控制方法 風(fēng)機(jī)機(jī)械噪聲 旋轉(zhuǎn)噪聲 渦流噪聲 電機(jī)噪聲產(chǎn)生機(jī)理4/21緒論 降低離心風(fēng)機(jī)渦流噪音方法增強(qiáng)葉柵氣動力栽荷，降低圓周速度合理蝸舌間隙和蝸舌半徑蝸舌傾斜或者做成階梯型蝸舌葉輪入(出)口處加紊流化裝置在蝸舌處設(shè)置聲學(xué)共振器在動葉進(jìn)出氣邊上設(shè)鋸齒形結(jié)構(gòu)5/21緒論三、FLUENT處理旋轉(zhuǎn)機(jī)械內(nèi)部流動問題模型 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系模型(Rotating Reference Frame)多參考坐標(biāo)系模型(MRF)混和平面模型(Mixing Plane)滑移網(wǎng)格模型(S

3、liding Mesh)6/21緒論四、fluent 動網(wǎng)格技術(shù)介紹 彈簧近似光滑模型動態(tài)分層模型局部網(wǎng)格重劃模型什么是動網(wǎng)格？ 動網(wǎng)格是能夠用來模擬流場形狀因為邊界運動而隨時間改變問題一個模型。邊界運動時怎樣修復(fù)破壞網(wǎng)格？邊界運動形式能夠是預(yù)先定義運動，即能夠在計算前指定其速度或角速度；也能夠是預(yù)先未做定義運動，即邊界運動要由前一步計算結(jié)果決定。然后呢？動網(wǎng)格里面有三種網(wǎng)格自我更新和修復(fù)模式多參考系模型和動網(wǎng)格模型區(qū)分？（1）多參考系模型需要建立多個域，實際上還是計算區(qū)域運動，是一個獨立區(qū)域內(nèi)全部網(wǎng)格一起運動，而動網(wǎng)格則是真正意義上網(wǎng)格運動。（2）多參考系模型不會包括到網(wǎng)格變形與重生，不過要

4、設(shè)計到交界面設(shè)置。（3）多參考系模型不會造成網(wǎng)格負(fù)體積，而動網(wǎng)格極易形成負(fù)網(wǎng)格。（4）風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動時極易造成負(fù)網(wǎng)格產(chǎn)生。所以此次模擬采取是更為準(zhǔn)確多參考系模型。7/21離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場噪聲模擬及結(jié)果對比分析一、模型建立過程 模型尺寸建立 考慮一個多葉片前向式離心式風(fēng)機(jī)。該風(fēng)機(jī)包含32個葉片，每一個葉片弦長為13.5mm，葉片前緣距離中心位置大約為57mm，外部壁面半徑以指數(shù)形式從86mm增加到116mm。進(jìn)口處總壓設(shè)置為300Pa，然后從出口流入環(huán)境（環(huán)境靜壓為0Pa）。全部葉片都以261rad/s 角速度旋轉(zhuǎn)。流動假設(shè)為湍流。利用ICEM進(jìn)行區(qū)域和網(wǎng)格劃分 多參考系模型需要進(jìn)行不一樣區(qū)域劃分

5、，所以劃分三個區(qū)域，中間黃色區(qū)域是流動區(qū)域，另外兩個區(qū)域是靜止區(qū)域?qū)雈luent軟件進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)動域8/21離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場噪聲模擬及結(jié)果對比分析二、模擬過程 本模擬采取標(biāo)準(zhǔn)k-epsilon模型，入口設(shè)為壓力入口，出口設(shè)為壓力出口。 經(jīng)過查找文件利用寬頻噪聲模型計算風(fēng)機(jī)各部分氣動噪聲升功率大小，能夠得到較理想結(jié)果。多參考系模型設(shè)置 轉(zhuǎn)動區(qū)域設(shè)置為Frame Motion, 并指定旋轉(zhuǎn)中心和角速度轉(zhuǎn)子部分設(shè)置為Moving Wall并指定運動方式為轉(zhuǎn)動9/21離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場噪聲模擬及結(jié)果對比分析二、結(jié)果分析和比較 從速度矢量圖分析蝸流噪音產(chǎn)生 產(chǎn)生渦旋，造成渦流噪音速度矢量圖局部放大圖10/

6、21離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場噪聲模擬及結(jié)果對比分析直型弧形個人結(jié)論 葉片數(shù)和傾角不變情況下弧形葉片出口處噪音有所降低，其它地方?jīng)]有減小，因為弧形結(jié)構(gòu)更輕易形成渦旋?？傮w上差異不大。直型葉片和弧形葉片對比11/21離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場噪聲模擬及結(jié)果對比分析增加和降低葉片傾角模擬對比58度傾角68度傾角78度傾角在葉片數(shù)量和形狀大致不變情況下，葉片越往后傾也就是傾角越大所產(chǎn)生聲壓級越低，噪音就越小。初步結(jié)論12/21離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場噪聲模擬及結(jié)果對比分析葉片穿孔結(jié)構(gòu)模擬對比分析初步結(jié)論：葉片穿孔方法能夠使部分氣流自葉片高壓面流向葉片低壓面，能夠促使葉片分離點向流動下方移動這么降低了葉片出口截面分離區(qū)，分離區(qū)渦

7、流強(qiáng)度和尺寸降低，噪聲也隨之降低。不過大穿孔系數(shù)會使壓差降低過快，達(dá)不到要求風(fēng)量。13/21離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場噪聲模擬及結(jié)果對比分析階梯蝸舌模擬對比分析單蝸舌階梯蝸舌初步結(jié)論： 離心風(fēng)機(jī)采取階梯蝸舌后,其它條件不變情況下，聲壓顯著降低。階梯型蝸舌在較大程度上減小了氣流對蝸舌沖擊,而且渦流也減小了,從而降低了噪聲。14/21離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場噪聲模擬及結(jié)果對比分析葉片數(shù)量增加十片增加葉片數(shù)量對風(fēng)機(jī)聲壓級影響初步結(jié)論：其它條件相同，僅增加葉片數(shù)量，風(fēng)機(jī)內(nèi)部聲壓級增大。葉片增多后風(fēng)機(jī)氣動性能增加，一定程度上增大噪音。15/21總結(jié)總結(jié) 經(jīng)過查閱相關(guān)資料，階梯型蝸能夠有效改進(jìn)風(fēng)機(jī)噪聲，而且對風(fēng)機(jī)氣動性能影響不大，能夠視為一個有效降噪辦法。 經(jīng)過查閱文件，在確保風(fēng)機(jī)性能良好情況下，經(jīng)過適當(dāng)降低風(fēng)機(jī)葉片數(shù)，且在小流量情況下能夠改進(jìn)風(fēng)機(jī)噪音，大流量時并不能取得滿意效果。 資料顯示,葉片穿孔結(jié)構(gòu)即使能夠降低渦流強(qiáng)度，不過不合理穿孔系數(shù)，排數(shù)、面積、角度等等會減弱了風(fēng)機(jī)氣動性能。 資料顯示，對于前掠式風(fēng)機(jī)（葉片向著轉(zhuǎn)動方向傾斜），伴隨傾角增大，風(fēng)機(jī)聲壓級增大。16/21動網(wǎng)格技術(shù)實例兩車交會動網(wǎng)格模擬選擇瞬態(tài)按鈕Define-profiles導(dǎo)入寫好profile文件profile