【摘 要】
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多翼离心风机被广泛应用于日常生活中,如家用空调、吸尘器、换气扇等,与人们的生活质量密切相关。多翼离心风机的气动噪声已成为风机运行时的主要噪声源之一,且噪声成为衡量离心风机性能的重要指标。CFD（Computational Fluid Dynamics）在风机性能优化与气动噪声降噪方面能够缩短设计周期,因此本论文通过对多翼离心风机流场及声场进行数值模拟,对所分析研究的参数进行优选,进而提出最终的降噪
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多翼离心风机被广泛应用于日常生活中,如家用空调、吸尘器、换气扇等,与人们的生活质量密切相关。多翼离心风机的气动噪声已成为风机运行时的主要噪声源之一,且噪声成为衡量离心风机性能的重要指标。CFD（Computational Fluid Dynamics）在风机性能优化与气动噪声降噪方面能够缩短设计周期,因此本论文通过对多翼离心风机流场及声场进行数值模拟,对所分析研究的参数进行优选,进而提出最终的降噪措施。本文以多翼离心风机为研究对象,具体为将理论分析、数值模拟和实验测试相结合使得研究过程相互比较论证,通过优化叶轮叶片数目、蜗舌形状、叶轮与蜗舌间距等设计参数,实现风机气动性能的改善与降噪,具体内容如下:（1）对原型多翼离心风机进行了简化建模,数值计算分布采用MRF（Multireference Frame）多参考系模型和滑移网格模型处理稳态与瞬态流场动静交界面,模拟了离心风机内部流场特性。以叶轮为噪声源获取其表面的压力脉动,在FLUENT中通过快速fast Fourier transform（傅里叶变换）得到风机远场噪声声压级频谱图,从而实现了离心风机的远场噪声预测。再将数值计算得到的噪声结果与实验测试结果进行对比分析,验证了数值模拟方法的可靠性,并分析对比了优化前后风机的气动性能和降噪值。（2）通过数值模拟,研究了叶轮几何参数如叶片数目、叶片入口安装角和叶轮与蜗舌间隙对多翼离心风机压力、速度分布以及气动性能的影响。结果显示,叶片出口安装角和叶轮与蜗舌间隙更大程度上影响离心风机的气动性能,优化后的离心风机相较于原型风机,在低频段能实现2d B的降噪。为了模拟得到多翼离心风机的远场噪声,ANSYS FLUENT将Lighthill（莱特希尔）声类比方法作为基础理论,基于风机内部流场的数值计算结果,采用大涡模拟（Large eddy simulation）与FW-H（Ffowcs Williams＆Hawkings）声类比理论相结合的方式预测了多翼离心风机的远场噪声。本文采用的声类比数值模拟方法,不直接求解声场而是通过对风机内部非定常流场的计算,得到瞬态流场的压力脉动,由快速傅里叶变换得到所选取监测点的声压级,经过和实验测试结果比较验证了数值计算的可靠性。研究结果表明:相较于原型离心风机,优化后的离心风机在低频段能实现2d B的降噪。
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