為研究后離心風機葉輪的流場及噪聲問題,采用三維建模軟件ug對現有葉輪進行逆向建模,提取出葉輪的幾何模型,離心風機廠商,運用hypermesh對葉輪模型進行網格劃分,然后采用fluent軟件模擬了葉輪三維粘性定常流動特性,分析了葉輪內部流動情況,在此基礎上對葉輪模型進行噪聲分析,得到流場模擬和噪聲分析結果,為葉輪優化設計提供理論依據。
離心風機作為干燥、通風類家電產品的重要組成部件,其性能直接影響著家電產品的高低。隨著現代生活對節能、等要求日益提高,開發、低噪風機成為必然趨勢。離心式通風機的工作介質為氣體,工作過程中會產生氣動噪聲、機械噪聲和氣固耦合噪聲,其中氣動噪聲是主要噪聲,威海離心風機,約占到總噪聲的45%左右。風機氣動噪聲主要由離散噪聲旋轉噪聲和湍流噪聲組成。高速高壓離心風機旋轉噪聲較高,低速低壓風機以湍流噪聲為主。且基頻噪聲和寬頻噪聲在風機中不同程度的存在。目前對離心式通風機降噪研究還處于試驗為主的研究階段,但試驗研究成本較大、周期較長,這對離心風機產品開發非常不利。此外,中壓離心風機,影響離心式通風機氣動噪聲的因素眾多,設計所得結果的降噪機理難以被系統揭示。數值模擬方法能夠提供風機的內部流場信息和噪聲分布情況,有利于準確認識離心式通風機噪聲產生機理和降噪原理,為進一步推廣降噪設計的方法提供依據。所以,對離心式通風機數值模擬的研究是非常---的。
離心風機與4 種消聲方式風機的a 聲級對比。從圖中可以看出,每一種方式都有著---的降噪效果,其中c 型改進風機降噪效果好,在額定工況點附近總a聲級能降低約7 db( a) ; b 型改進風機降噪效果也比較理想,優于a 和d 型改進風機; a 型改進風機的消聲效果差。出現上述情況的原因應該是電機噪聲通過蝸殼會被放大,而沒有被吸聲材料有效吸收。但后蓋板加裝消聲材料,恰好吸收了電機的部分噪聲,因此后蓋板加裝吸聲材料降低風機噪聲明顯。
本文對吸聲蝸殼對風機降噪效果進行了研究,分別對單獨蝸板、后蓋板、蝸板與后蓋板、蝸板與前蓋板加裝消聲材料的4 種方式進行了試驗測量,在離心風機全工況范圍內,風機噪聲都有不同程度的降低,其中蝸板加后蓋板組合的降噪效果好。由于穿孔板摩擦損失較大,氣體流動阻力增加,導致風機壓力和效率都有不同程度的降低。通過試驗證明相對于周向蝸板加裝消聲材料,風機后蓋板加裝消聲材料消聲效果明顯,且結構簡單、制造方便風機壓力損失小。也證明了消聲蝸殼有---的降噪效果,并且離心風機蝸殼尺寸雖然有一定的增大,但相對于消聲器等其他降噪方法優勢還是很明顯的。對風機進出口安裝條件有---并且對噪聲有一定要求的離心風機,吸聲蝸殼是較好的選擇。
原離心風機和a 型改進風機在點的噪聲頻譜圖。根據風機參數,風機旋轉噪聲基頻為760 hz,由頻譜圖可看出在500 ~ 800
hz 之間的低頻噪聲并沒有降低,而1 250-2 000 hz 之間吸聲材料的降噪效果---,噪聲下降明顯。主要原因就是選用的吸聲材料超細玻璃棉在高頻率下,吸聲系數較大,因此多孔吸聲材料其吸聲效果是高頻優于低頻的。消聲蝸殼為b 組合形式時與原風機的出口a聲級隨流量變化的對比圖。與原風機相比,在額定工況點a 聲級降低約7 db( a) ,在大流量工況,a 聲級降低約5.0db( a) ,在小流量工況下,a 聲級降低約2.4 db( a) 。
在125~ 500hz 頻段之間,風機a 聲級有所增大,原因是后蓋板加上消聲材料后,葉輪軸向安裝長度加長引起低頻電機振動,噪聲增加。在中高頻段后蓋板加消聲材料的降噪效果---,這種方式對于氣動噪聲及高頻振動等起到---的吸收作用,尤其是離心風機包括電機的高頻振動噪聲過濾程度明顯。消聲蝸殼為c 組合形式時與原風機的出口a聲級隨流量變化的對比圖。與原風機相比,9-19離心風機,在額定工況點總a 聲級降低約7.2 db( a) ,在大流量工況,a 聲級降低約5.5 db( a) ,在小流量工況,a 聲級降低約3.5 db( a) 。是消聲蝸殼為d 組合形式時與原風機的出口a聲級隨流量變化的對比圖。與原風機相比,在額定工況點,a 聲級降低約5.14 db( a) ,離心風機在大流量工況,總a 聲級降低約5.0 db( a) ,在小流量工況,a 聲級降低約2.0 db( a) 。降噪效果稍微好于a 型改進風機,但不明顯。可見前蓋板加裝消聲材料降噪效果并不好,主要原因由于進口處有集流器,導致安裝消聲材料的面積相對于后蓋板小很多,吸聲效果不明顯。