【摘要】：低速軸流風(fēng)扇中強(qiáng)烈的尖峰噪聲會(huì)給人帶來(lái)極大的不適,因此在設(shè)計(jì)風(fēng)扇時(shí)需要考慮降低尖峰噪聲的設(shè)計(jì)方法。非均布風(fēng)扇能有效地降低尖峰噪聲的強(qiáng)度,因此已被廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)及汽車(chē)工業(yè)。由于設(shè)計(jì)中對(duì)于舒適度的要求,工業(yè)設(shè)計(jì)上對(duì)低速風(fēng)扇的尖峰噪聲的提出了愈發(fā)嚴(yán)苛的要求,因此需要尋求降噪能力更好的非均布設(shè)計(jì)律。風(fēng)扇的尖峰噪聲主要來(lái)自于受力且高速旋轉(zhuǎn)的葉片,因此針對(duì)非均布風(fēng)扇的葉片力特性進(jìn)行研究十分有必要�；谝陨峡紤],本文基于非定常數(shù)值模擬,對(duì)非均布汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇中的流動(dòng)特點(diǎn)、葉片力特性、及其聲學(xué)模型與聲學(xué)優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的研究,并且輔以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,主要研究?jī)?nèi)容包括:1.基于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對(duì)非均布風(fēng)扇進(jìn)行了非定常數(shù)值模擬。研究發(fā)現(xiàn),風(fēng)扇葉片壓力面的高壓區(qū)在葉中附近;湍動(dòng)能集中在葉片的后緣附近,同時(shí)極度狹窄的葉片通道根部會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高能湍流氣團(tuán);軸向加速的氣體集中在風(fēng)扇的高葉高區(qū)域;模態(tài)分析方法顯示,非均布風(fēng)扇前后流場(chǎng)的震蕩頻域特性存在差異。2.基于數(shù)值模擬結(jié)果,研究了非均布風(fēng)扇的葉片受力特點(diǎn)以及葉片間受力情況的差異,結(jié)果表明:風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),軸向力分量是主要成分,其他分量與軸向力分量震蕩周期一致且形式相近;非均布風(fēng)扇中,葉片力時(shí)均值對(duì)于不同節(jié)距的葉片通道來(lái)說(shuō)存在差異,基于數(shù)值結(jié)果建立了該差異與葉片非均布分布律之間的模型;非定常載荷的脈動(dòng)波形不因非均布設(shè)計(jì)而改變;從頻域上看,非均布設(shè)計(jì)不改變風(fēng)扇葉片受力的頻域特性,而有效削減了支承脈動(dòng)力在BPF及其倍頻上的強(qiáng)度。3.基于CFD結(jié)果,通過(guò)Lowson發(fā)聲模型研究了非均布風(fēng)扇的聲學(xué)特性,結(jié)果表明:非均布風(fēng)扇中旋轉(zhuǎn)葉片是主要的聲源,聲源呈現(xiàn)出下游強(qiáng)于上游的偶極子特性�；诜蔷硷L(fēng)扇各葉片聲諧波的考察,提出了非均布風(fēng)扇的降噪機(jī)理是葉片聲諧波的相位抵消,而該抵消的原因是葉片周向非均布、葉片定常載荷差異、以及葉片等效聲源的周向偏置。4.基于非均布風(fēng)扇中葉片間定常載荷的差異,建立了基于Lowson模型的半混合聲學(xué)預(yù)測(cè)方法,提出了非均布分布律的降噪模型。以上模型與方法顯著地節(jié)省了非均布設(shè)計(jì)時(shí)的混合方法過(guò)程成本;與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及混合方法計(jì)算結(jié)果的對(duì)比表明了上述方法與模型的有效性;基于降噪模型提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其相比原非均布設(shè)計(jì),能夠顯著降低葉片通過(guò)頻率的噪聲。文章以數(shù)值模擬方法針對(duì)非均布風(fēng)扇進(jìn)行了詳細(xì)的流場(chǎng)分析和噪聲預(yù)測(cè),結(jié)果對(duì)非均布風(fēng)扇的設(shè)計(jì)具有重要的工程指導(dǎo)作用。
【圖文】：

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章 引論.1 研究背景汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中，，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液管道散熱的需要，配有特殊設(shè)冷卻風(fēng)扇（下面簡(jiǎn)稱為冷卻風(fēng)扇），其核心部件包括風(fēng)扇葉片環(huán)，機(jī)，以及支架，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1-1 所示。冷卻風(fēng)扇所產(chǎn)生的機(jī)中的主要噪聲源之一[1]。在冷卻風(fēng)扇中，精密的裝配使得其他震動(dòng)及摩擦噪聲，或是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電磁噪聲）相比氣動(dòng)噪聲來(lái)說(shuō)并卻風(fēng)扇的噪聲中，氣動(dòng)噪聲是最重要的噪聲。因此，研究冷卻風(fēng)對(duì)基于噪聲考慮的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)有十分重要的意義。

以本文所研究的非均布風(fēng)扇為例，圖 1-2 給出了某型非均布風(fēng)扇聲壓級(jí)的頻譜。由圖，除了在較低頻率內(nèi)噪聲聲壓級(jí)較弱之外，從 100Hz 左右開(kāi)始，在較寬的頻帶中都存在比較頻域性質(zhì)平緩且連續(xù)的寬頻噪聲，如圖1-2中紅色虛線所示。- 12 -
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U464

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 孫曉峰;不等節(jié)距葉片風(fēng)機(jī)氣動(dòng)聲學(xué)特性的研究[J];北京航空學(xué)院學(xué)報(bào);1986年04期

本文編號(hào)：2681575