離心風機內流及噪聲的完全邊界積分方程方法預測

《離心風機內流及噪聲的完全邊界積分方程方法預測》是依託西安交通大學，由祁大同擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：離心風機內流及噪聲的完全邊界積分方程方法預測
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：祁大同
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

風機的氣動性能、強度和噪聲是風機研究的立足點，本項目提出了完全邊界積分方法方法預測離心風機內部的非定常流動、振動和噪聲。結合運算元分裂和雙重互易方法，發展完全邊界積分形式的流動控制方程；在同一套壁面格線坐標系統下，開展流固耦合分析；針對薄殼體形狀的蝸殼和葉輪等非緊湊多聲源結構，在薄殼體邊界元方法基礎上，提出統一的開口/封閉薄殼體振動和氣動噪聲輻射和散射的邊界積分方程，並引入阻抗邊界條件，分析吸聲材料對風機噪聲的影響。相關的數值計算結果利用非定常流動和噪聲實驗測量進行驗證。本項目的研究目標是建立一套流、固、聲完全邊界積分方程求解方法，並為風機的性能、強度和噪聲最佳化提供研究基礎。本項目的研究成果也可以套用在其他類似的套用場合。

結題摘要

探討離心風機內部非定常流動誘發振動和噪聲的預測和控制方法，取得的研究成果主要包括如下四個方面。一、在氣動噪聲預測研究方面，提出了旋轉偶極子源輻射噪聲的頻域解析解，建立了旋轉葉輪噪聲的高精度快速預測方法；針對靜止蝸殼和旋轉葉輪的多運動狀態特徵、風機內部流體的低馬赫數流動特徵和風機尺度非緊湊的聲學特徵，提出了低馬赫數運動流體與靜止/旋轉非緊湊邊界作用誘發噪聲的邊界積分方程預測方法；基於上述預測方法詳細探討了蝸殼散射對離心風機氣動噪聲傳播的影響和傾斜蝸舌的降噪機理。二、在振動噪聲預測研究方面，建立了基於流-固-聲單向耦合分析振動噪聲產生和傳播特徵的方法；並針對離心風機蝸殼薄殼體結構特徵和氣動、振動噪聲輻射和散射現象並存的特點，建立了開口/封閉薄殼體聲輻射和散射的統一邊界積分方程預測方法。三、在噪聲控制方法上，針對氣動噪聲的控制建立了由穿孔板、吸聲材料、微穿孔板和空腔組成的吸聲蝸殼數學物理模型並進行了實驗驗證；針對振動噪聲的控制，提出了一種以降低蝸殼振動頻域速度平方和為目標函式，以蝸殼質量作為約束變數的振動噪聲最佳化控制方法。四、在實驗研究方面，自主開發了風機內部流動測試的自動標定坐標架和自動運動控制系統的硬體和軟體，在整個標定和測試過程中實現了計算機完全控制的功能，相比目前國內外常用的手動系統能夠極大的提高工作效率；設計了一種新結構的橢圓形進口集流器，並實驗證實了這種集流器能夠提升風機的性能而降低風機的噪聲；綜合利用傾斜蝸舌控制離散噪聲和吸聲蝸殼控制寬頻噪聲的方法，實驗證實了某離心風機在全工況範圍降低6.5dB聲壓級的效果。基於本項目的資助，共發表了7篇SCI期刊論文、4篇EI期刊論文和2篇國際學術會議論文，授權發明專利1項，開發完成適用於離心風機噪聲預測的程式1套，培養了3名博士和4名碩士並完成了一項低噪聲離心風機的技術鑑定。