基于數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)的貫流風(fēng)扇氣動(dòng)噪聲特性研究.pdf

1、空調(diào)室內(nèi)機(jī)的氣動(dòng)噪聲問題引起了越來越多的關(guān)注，降低氣動(dòng)噪聲在目前正變得越來越重要。
　　 本文針對(duì)空調(diào)室內(nèi)機(jī)貫流風(fēng)扇的氣動(dòng)流場(chǎng)及氣動(dòng)噪聲展開研究。結(jié)合數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)測(cè)量對(duì)樣機(jī)在三檔不同轉(zhuǎn)速下的內(nèi)流特征及噪聲特性進(jìn)行了模擬，實(shí)驗(yàn)及分析，總結(jié)了其內(nèi)流特征，分析了氣動(dòng)噪聲源產(chǎn)生的位置及機(jī)制，其氣動(dòng)噪聲遠(yuǎn)場(chǎng)傳播特點(diǎn)，最后給出了貫流風(fēng)扇氣動(dòng)噪聲的一個(gè)預(yù)測(cè)模型，并進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　內(nèi)流場(chǎng)的研究是進(jìn)行氣動(dòng)噪聲研究的基礎(chǔ)。本文首先采用C

2、FD技術(shù)對(duì)貫流風(fēng)扇模型內(nèi)流進(jìn)行了模擬。采用二維及三維計(jì)算模型，在定常及非定常條件下對(duì)貫流風(fēng)扇運(yùn)行于三檔不同轉(zhuǎn)速（800rpm，1000rpm，1200rpm）時(shí)的內(nèi)流情況進(jìn)行了詳細(xì)的分析及總結(jié)。這為進(jìn)行氣動(dòng)噪聲模擬及噪聲模型的提出奠定了基礎(chǔ)。
　　 結(jié)合CFD計(jì)算結(jié)果，對(duì)貫流風(fēng)扇氣動(dòng)噪聲產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了分析。采用Lighthill聲學(xué)類比方法，線性歐拉方程中聲源項(xiàng)分析，Lilly方程中聲源項(xiàng)分析，Powell渦聲方程中的聲源項(xiàng)分析

3、對(duì)其氣動(dòng)噪聲源進(jìn)行了定位及源特征總結(jié)。在頻率域內(nèi)采用“兩步法”對(duì)噪聲傳播進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬分別基于Ffowcs Williams-Hawkings方程積分求解方法及有限元模擬方法進(jìn)行。比較了不同轉(zhuǎn)速條件下的頻譜特征，聲壓指向性，聲壓云圖分布等，特別分析了基于有限元波動(dòng)方程解法結(jié)合Lighthill聲源項(xiàng)模擬了蝸殼的存在對(duì)噪聲傳播的影響。
　　 在時(shí)域內(nèi)分別采用“兩步法”及計(jì)算氣動(dòng)聲學(xué)方法對(duì)氣動(dòng)噪聲的產(chǎn)生及傳播進(jìn)行了數(shù)值模擬?；?/p>

4、于CE/SE算法發(fā)展了計(jì)算流體力學(xué)及計(jì)算氣動(dòng)聲學(xué)軟件CFDCA。針對(duì)貫流風(fēng)扇氣動(dòng)噪聲傳播特性，采用基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的CE/SE算法對(duì)其氣動(dòng)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，并模擬了氣動(dòng)噪聲的傳播。湍流模擬采用大渦模型，搭接式滑移網(wǎng)格模型處理動(dòng)靜干涉。噪聲傳播采用完全歐拉方程作為控制方程，遠(yuǎn)場(chǎng)采用無反射邊界條件。通過該軟件對(duì)貫流風(fēng)扇的模擬結(jié)果分析，總結(jié)了其時(shí)域模擬的特點(diǎn)。
　　 為了驗(yàn)證數(shù)值模擬的正確性，采用實(shí)驗(yàn)的手段研究了貫流風(fēng)扇的氣動(dòng)噪聲源特性

5、。實(shí)驗(yàn)在本底噪聲為19dB(A)的靜音室中進(jìn)行，采用高精度，高頻響的聲壓傳感器分別測(cè)量了室內(nèi)機(jī)進(jìn)口，蝸舌壁面，近葉輪出口，遠(yuǎn)場(chǎng)等位置的聲壓波動(dòng)。對(duì)得到的原始?jí)毫γ}動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了快速傅里葉變換，基于FFT變換的聯(lián)合時(shí)頻分析，基于連續(xù)小波變換的聯(lián)合時(shí)頻分析。分別在時(shí)間域和頻率域進(jìn)行了不同測(cè)量點(diǎn)及不同運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的對(duì)比分析。采用性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)量了貫流風(fēng)扇的外特性，并將流動(dòng)及噪聲數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了比較，檢驗(yàn)并評(píng)判了數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。