【摘要】：旋轉(zhuǎn)式壓縮機多用于空調(diào)和冰箱,結(jié)構(gòu)繁雜,氣流噪聲比較嚴重。準確地找出氣流噪聲的位置和根源,分析和提煉壓縮機噪聲的研究方法以及進行噪聲抑制就顯得非常關(guān)鍵。詳細分析了國內(nèi)外關(guān)于旋轉(zhuǎn)式壓縮機氣流噪聲的研究現(xiàn)狀和特點,尚未見到關(guān)于壓縮機氣流噪聲機理分析、預測的成熟模型,也沒有普遍適用的氣流噪聲控制規(guī)律的成果報道。將壓縮機進行整機分析非常困難,需要將壓縮機的各型號,甚至各零部件分隔開來進行研究,尤其針對重點部件進行分析,如排氣閥、消音器、排氣通道和儲液器等。 對壓縮機噪聲的某些研究方法進行了進一步分析,提出了一些新的模型和方法。結(jié)合實際壓縮機的噪聲特點利用試驗和理論分析出了主要氣流噪聲源的位置,分析了產(chǎn)生機理,并進行了仿真和試驗研究,壓縮機氣流噪聲得到了有效的抑制。具體研究內(nèi)容如下: 首先討論了壓縮機氣流噪聲的研究意義,回顧和分析了壓縮機氣流噪聲的研究現(xiàn)狀和特點,指出了目前研究方法的優(yōu)越性和局限性,明確了需要解決的問題和研究方向。 聲腔四端網(wǎng)絡方法的點源模型在數(shù)學上存在奇異性,使得傳遞矩陣的計算有疑問。而面聲源為實際聲源,該模型雖然消除了數(shù)學上的奇異性,但計算復雜,且面聲源上聲壓分布很不均勻,使得平均化存在問題。針對這些問題首次提出了一種簡化的圓形線聲源模型,該模型是實際面聲源模型的簡化,即利用一個圓形線源替代整個面聲源。數(shù)值算例表明,該模型既避免了面聲源繁雜的計算處理,又消除了點源模型的奇異性,線聲源上聲壓分布均勻,能取代實際的面聲源模型。 為了解決聲學模態(tài)疊加法收斂較慢的問題,將經(jīng)常用于電磁場分析的Ewald方法引入到了聲學問題中,并導出了具有吸聲邊界條件的聲學響應計算公式。數(shù)值計算表明,在計算效率上Ewald方法較模態(tài)疊加方法具有明顯的優(yōu)越性。 首次計算并分析了儲液器內(nèi)的湍流壓力脈動情況,對比了單極子源產(chǎn)生壓力脈動與湍流壓力脈動的差異。闡述了儲液器內(nèi)湍流壓力脈動產(chǎn)生機理,同時也分析了從壓縮機氣缸內(nèi)傳向儲液器的非氣流噪聲源的抑制方法,利用兩個旁支的單吸氣儲液器能夠有效地緩解氣流壓力脈動和抑制噪聲。 旋轉(zhuǎn)式壓縮機具有明顯的吸氣、壓縮和排氣幾個階段。首次對旋轉(zhuǎn)式壓縮機進行了轉(zhuǎn)角特性分析,包括噪聲,振動和壓力脈動信號,試驗方法包括單脈沖和多脈沖采樣方法。根據(jù)試驗分析得出該壓縮機噪聲源主要來自于排氣階段,并進一步分析了排氣噪聲的產(chǎn)生機理,為壓縮機的降噪提供了理論依據(jù)。 利用熱力學方法,試驗數(shù)據(jù)與CFD方法相結(jié)合預測了壓縮機排氣腔內(nèi)的壓力脈動情況,分析了理論仿真與試驗數(shù)據(jù)的差異及其原因,同時對比了不同排氣腔體內(nèi)觀測點壓力脈動幅值,提出了改善排氣噪聲的方法。 在轉(zhuǎn)角特性分析和排氣腔壓力脈動分析的基礎上對排氣消聲器進行了改進,通過理論公式驗證了傳聲損失數(shù)值計算的正確性。在消聲器傳聲損失數(shù)值計算的基礎上歸納出一套改善消聲器傳聲損失的方法,并進行了多個方案的改進,數(shù)值計算表明了較好的效果。實際工況的試驗也在較寬頻率范圍內(nèi)體現(xiàn)出了良好的改進效果。 從各章節(jié)的研究可以看出,理論方法的研究在一定程度上對壓縮機聲學理論模型的建立和數(shù)值求解方法的應用提供了依據(jù)。針對實際產(chǎn)品的數(shù)值模擬,試驗分析和改進研究對氣流噪聲的機理有了進一步的詮釋,為壓縮機氣流噪聲的控制和低噪聲壓縮機的設計奠定了基礎。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TH45

【參考文獻】

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本文編號：2592472