軸流式通風(fēng)機(jī)氣動噪聲分布特性的數(shù)值研究.pdf

1、通風(fēng)機(jī)的氣動噪聲預(yù)估是當(dāng)前流體機(jī)械研究領(lǐng)域最熱門也是難度較大的課題之一。本文以一臺礦用兩級軸流式局部通風(fēng)機(jī)為研究對象，用有限體積法對風(fēng)機(jī)內(nèi)部的非定常湍流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，在此基礎(chǔ)上采用計(jì)算流體動力學(xué)（CFD）方法，對軸流式通風(fēng)機(jī)的氣動噪聲進(jìn)行了數(shù)值預(yù)測；并用有限元（FEM）法對風(fēng)機(jī)外殼的振動模態(tài)進(jìn)行了分析計(jì)算。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，針對一臺礦用兩級軸流式通風(fēng)機(jī)，推導(dǎo)描述風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場三維非定常湍流流動的控制方程組，建立

2、通風(fēng)機(jī)從集流器進(jìn)口到擴(kuò)散器出口整機(jī)全流場三維幾何模型，設(shè)定恰當(dāng)?shù)膭屿o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。
　　其次，將通風(fēng)機(jī)的全流場作為數(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計(jì)算，再以定常流動的計(jì)算結(jié)果為初場進(jìn)行非定常湍流流動的計(jì)算，獲得流場的非定常流動結(jié)構(gòu)和壓力隨時間的變化規(guī)律。
　　然后，根據(jù)定常流動的計(jì)算

3、結(jié)果，引入由Proudma提出的改進(jìn)寬頻聲源模型，預(yù)測了風(fēng)機(jī)各部分氣動噪聲聲功率的分布規(guī)律；根據(jù)非定常計(jì)算得到的流場壓力隨時間的變化數(shù)據(jù)，采用FFT變換方法，得到了前后兩級葉輪與導(dǎo)葉輪監(jiān)測面上監(jiān)測點(diǎn)壓力脈動的時域和頻域分布規(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)氣動噪聲的分布特性。從流場計(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）軟件中作為外殼動力響