离心风机噪声模拟

1、离心风机内部流场声压级模拟对比及动网格技术介绍 姓名：小朱1/21绪论01离心风机内部流场噪声模拟及结果对比分析02总结和不足之处03动网格技术实例03042/21绪论一、背景 风机已经有悠久历史。中国在公元前许多年就已制造出简单木制风车，它作用原理与当代离心风机基本相同。1862年，英国圭贝尔创造离心风机，其叶轮、机壳为同心圆型，机壳用砖制，木制叶轮采取后向直叶片，效率仅为40%左右，主要用于矿山通风。1880年，人们设计出用于矿井排送风蜗形机壳，和后向弯曲叶片离心风机，结构已比较完善了。 而在风机使用过程中，噪音存在能对生产、环境等产生很大影响，伴随工业发展对风机性能要求提升，风机设计和制

2、造技术也不停提升，人们对风机降噪问题也提上了日程。当前采取能有效降低风机噪音方法有很多，但均不完善。3/21绪论二、离心风机噪音产生机理及控制方法 风机机械噪声 旋转噪声 涡流噪声 电机噪声产生机理4/21绪论 降低离心风机涡流噪音方法增强叶栅气动力栽荷，降低圆周速度合理蜗舌间隙和蜗舌半径蜗舌倾斜或者做成阶梯型蜗舌叶轮入(出)口处加紊流化装置在蜗舌处设置声学共振器在动叶进出气边上设锯齿形结构5/21绪论三、FLUENT处理旋转机械内部流动问题模型 旋转坐标系模型(Rotating Reference Frame)多参考坐标系模型(MRF)混和平面模型(Mixing Plane)滑移网格模型(S

3、liding Mesh)6/21绪论四、fluent 动网格技术介绍 弹簧近似光滑模型动态分层模型局部网格重划模型什么是动网格？ 动网格是能够用来模拟流场形状因为边界运动而随时间改变问题一个模型。边界运动时怎样修复破坏网格？边界运动形式能够是预先定义运动，即能够在计算前指定其速度或角速度；也能够是预先未做定义运动，即边界运动要由前一步计算结果决定。然后呢？动网格里面有三种网格自我更新和修复模式多参考系模型和动网格模型区分？（1）多参考系模型需要建立多个域，实际上还是计算区域运动，是一个独立区域内全部网格一起运动，而动网格则是真正意义上网格运动。（2）多参考系模型不会包括到网格变形与重生，不过要

4、设计到交界面设置。（3）多参考系模型不会造成网格负体积，而动网格极易形成负网格。（4）风机叶轮转动时极易造成负网格产生。所以此次模拟采取是更为准确多参考系模型。7/21离心风机内部流场噪声模拟及结果对比分析一、模型建立过程 模型尺寸建立 考虑一个多叶片前向式离心式风机。该风机包含32个叶片，每一个叶片弦长为13.5mm，叶片前缘距离中心位置大约为57mm，外部壁面半径以指数形式从86mm增加到116mm。进口处总压设置为300Pa，然后从出口流入环境（环境静压为0Pa）。全部叶片都以261rad/s 角速度旋转。流动假设为湍流。利用ICEM进行区域和网格划分 多参考系模型需要进行不一样区域划分

5、，所以划分三个区域，中间黄色区域是流动区域，另外两个区域是静止区域导入fluent软件进行模拟转动域8/21离心风机内部流场噪声模拟及结果对比分析二、模拟过程 本模拟采取标准k-epsilon模型，入口设为压力入口，出口设为压力出口。 经过查找文件利用宽频噪声模型计算风机各部分气动噪声升功率大小，能够得到较理想结果。多参考系模型设置 转动区域设置为Frame Motion, 并指定旋转中心和角速度转子部分设置为Moving Wall并指定运动方式为转动9/21离心风机内部流场噪声模拟及结果对比分析二、结果分析和比较 从速度矢量图分析蜗流噪音产生 产生涡旋，造成涡流噪音速度矢量图局部放大图10/

6、21离心风机内部流场噪声模拟及结果对比分析直型弧形个人结论 叶片数和倾角不变情况下弧形叶片出口处噪音有所降低，其它地方没有减小，因为弧形结构更轻易形成涡旋。总体上差异不大。直型叶片和弧形叶片对比11/21离心风机内部流场噪声模拟及结果对比分析增加和降低叶片倾角模拟对比58度倾角68度倾角78度倾角在叶片数量和形状大致不变情况下，叶片越往后倾也就是倾角越大所产生声压级越低，噪音就越小。初步结论12/21离心风机内部流场噪声模拟及结果对比分析叶片穿孔结构模拟对比分析初步结论：叶片穿孔方法能够使部分气流自叶片高压面流向叶片低压面，能够促使叶片分离点向流动下方移动这么降低了叶片出口截面分离区，分离区涡

7、流强度和尺寸降低，噪声也随之降低。不过大穿孔系数会使压差降低过快，达不到要求风量。13/21离心风机内部流场噪声模拟及结果对比分析阶梯蜗舌模拟对比分析单蜗舌阶梯蜗舌初步结论： 离心风机采取阶梯蜗舌后,其它条件不变情况下，声压显著降低。阶梯型蜗舌在较大程度上减小了气流对蜗舌冲击,而且涡流也减小了,从而降低了噪声。14/21离心风机内部流场噪声模拟及结果对比分析叶片数量增加十片增加叶片数量对风机声压级影响初步结论：其它条件相同，仅增加叶片数量，风机内部声压级增大。叶片增多后风机气动性能增加，一定程度上增大噪音。15/21总结总结 经过查阅相关资料，阶梯型蜗能够有效改进风机噪声，而且对风机气动性能影响不大，能够视为一个有效降噪办法。 经过查阅文件，在确保风机性能良好情况下，经过适当降低风机叶片数，且在小流量情况下能够改进风机噪音，大流量时并不能取得满意效果。 资料显示,叶片穿孔结构即使能够降低涡流强度，不过不合理穿孔系数，排数、面积、角度等等会减弱了风机气动性能。 资料显示，对于前掠式风机（叶片向着转动方向倾斜），伴随倾角增大，风机声压级增大。16/21动网格技术实例两车交会动网格模拟选择瞬态按钮Define-profiles导入写好profile文件profile