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1、离心风机内部流场声压级的模拟对比及动网格技术的介绍,姓名：小朱,绪论,01,离心风机内部流场的噪声模拟及结果的对比分析,02,总结和不足之处,03,动网格技术的实例,03,04,绪论,一、背景,风机已有悠久的历史。中国在公元前许多年就已制造出简单的木制风车，它的作用原理与现代离心风机基本相同。1862年，英国圭贝尔发明的离心风机，其叶轮、机壳为同心圆型，机壳用砖制，木制叶轮采用后向直叶片，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的蜗形机壳，和后向弯曲叶片的离心风机，结构已比较完善了。而在风机使用的过程中，噪音的存在能对生产、环境等产生很大的影响，随着工业发展对
2、风机性能要求的提高，风机设计和制造技术也不断提高，人们对风机降噪的问题也提上了日程。目前采用的能有效降低风机噪音的方法有很多，但均不完善。,绪论,二、离心风机噪音的产生机理及控制方法,风机的机械噪声,旋转噪声,涡流噪声,电机噪声,产生机理,绪论,降低离心风机涡流噪音的方法,增强叶栅的气动力栽荷，降低圆周速度,合理的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,绪论,三、FLUENT处理旋转机械内部流动问题的模型,旋转坐标系模型(Rotating Reference Frame),多参考坐标系模型(MRF),混
3、和平面模型(Mixing Plane),滑移网格模型(Sliding Mesh),绪论,四、fluent 动网格技术简介,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？,动网格是可以用来模拟流场形状由于边界运动而随时间改变的问题的一种模型。,边界运动时如何修复破坏的网格？,边界的运动形式可以是预先定义的运动，即可以在计算前指定其速度或角速度；也可以是预先未做定义的运动，即边界的运动要由前一步的计算结果决定。,然后呢？,动网格里面有三种网格的自我更新和修复模式,多参考系模型和动网格模型的区别？,（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，是一个独立区域内所有网格一
4、起运动，而动网格则是真正意义上的网格运动。（2）多参考系模型不会涉及到网格的变形与重生，但是要设计到交界面设置。（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的产生。因此本次模拟采用的是更为准确的多参考系模型。,离心风机内部流场的噪声模拟及结果的对比分析,一、模型的建立过程,模型尺寸的建立,考虑一个多叶片前向式的离心式风机。该风机包含32个叶片，每一个叶片的弦长为13.5mm，叶片前缘距离中心位置大约为57mm，外部壁面的半径以指数形式从86mm增长到116mm。进口处的总压设置为300Pa，然后从出口流入环境（环境静压为0Pa）。所有的叶片都
5、以261rad/s 角速度旋转。流动假设为湍流。,利用ICEM进行区域和网格的划分,多参考系模型需要进行不同区域的划分，因此划分三个区域，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,离心风机内部流场的噪声模拟及结果的对比分析,二、模拟过程,本模拟采用标准的k-epsilon模型，入口设为压力入口，出口设为压力出口。,通过查找文献利用宽频噪声模型计算风机各部分气动噪声升功率的大小，可以得到较理想的结果。,多参考系模型的设置,转动的区域设置为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,离心风机
6、内部流场的噪声模拟及结果的对比分析,二、结果的分析和比较,从速度矢量图分析蜗流噪音的产生,产生涡旋，造成涡流噪音,速度矢量图,局部放大图,离心风机内部流场的噪声模拟及结果的对比分析,直型,弧形,个人结论,叶片数和倾角不变的情况下弧形叶片出口处噪音有所降低，其他地方没有减小，因为弧形结构更容易形成涡旋。总体上差别不大。,直型叶片和弧形叶片的对比,离心风机内部流场的噪声模拟及结果的对比分析,增加和减少叶片的倾角模拟对比,58度倾角,68度倾角,78度倾角,在叶片数量和形状大致不变的情况下，叶片越往后倾也就是倾角越大所产生的声压级越低，噪音就越小。,初步结论,离心风机内部流场的噪声模拟及结果的对比分
7、析,叶片穿孔结构的模拟对比分析,初步结论：叶片穿孔方法可以使部分气流自叶片高压面流向叶片低压面，可以促使叶片分离点向流动下方移动这样降低了叶片出口截面的分离区，分离区涡流强度和尺寸减少，噪声也随之减少。但是大的穿孔系数会使压差降低过快，达不到要求的风量。,离心风机内部流场的噪声模拟及结果的对比分析,阶梯蜗舌的模拟对比分析,单蜗舌,阶梯蜗舌,初步结论：离心风机采用阶梯蜗舌后,其他条件不变的情况下，声压明显降低。阶梯型的蜗舌在较大程度上减小了气流对蜗舌的冲击,而且涡流也减小了,从而降低了噪声。,离心风机内部流场的噪声模拟及结果的对比分析,叶片数量增加十片,增加叶片数量对风机声压级的影响,初步结论：
8、其他条件相同，仅增加叶片数量，风机的内部的声压级增大。叶片增多后风机的气动性能增加，一定程度上增大噪音。,总结,总结,通过查阅相关资料，阶梯型蜗能够有效的改善风机噪声，并且对风机的气动性能影响不大，可以视为一种有效的降噪措施。,通过查阅文献，在保证风机性能良好的的情况下，通过适当的减少风机叶片数，且在小流量的情况下能够改善风机的噪音，大流量时并不能取得满意的效果。,资料显示,叶片穿孔结构虽然能够降低涡流的强度，但是不合理的穿孔系数，排数、面积、角度等等会减弱了风机的气动性能。,资料显示，对于前掠式风机（叶片向着转动方向倾斜），随着倾角的增大，风机的声压级增大。,动网格技术的实例,两车交会的动网格模拟,选择瞬态按钮,Define-profiles导入写好的profile文件,profiles文件用记事本文件编写,动网格技术的实例,两车交会的动网格模拟,光顺,动态层,网格重构,动网格技术的实例,两车交会的动网格模拟,创建运动特性,动网格技术的实例,两车交会的动网格模拟,显示边界的运动,显示整个网格的运动,Thank You!,
