基于小波变换的轴流风扇2阶叶频噪声机理分析及叶型优化方法研究

为了研究空调室外机轴流风扇2阶叶频噪声产生来源和抑制方法,采用大涡模拟仿真,结合能谱分析和小波分析方法,识别影响2阶叶频噪声的典型流场位置和流动结构,对风扇叶型优化设计方法进行研究和试验验证。结果表明,2阶叶频噪声主要受风扇与周围部件的间隙及叶尖出口区域流动的影响,通过增加风扇与隔板间隙9 mm,即可降低2阶叶频噪声6 dB;针对风扇的优化设计方法,前加载叶型可显著降低2阶叶频噪声,而通过调整周向积叠线,可将不同叶高区域2阶叶频噪声相位差控制在π/3,从而抑制幅值叠加,实现降低2阶叶频噪声6.7 dB。研究结果可为空调室外机轴流风扇的叶频噪声优化提供技术参考。

基于气动噪声信号检测模型与无线传感的风电机组叶片故障诊断方法

为避免风电机组叶片故障导致的风力发电厂安全运行的问题,提出了基于气动噪声信号检测模型与无线传感的风电机组叶片故障诊断方法,以精准诊断叶片故障。在分析气动噪声信号的基础上,构建基于无线传感的智能监测终端,采集气动噪声信号,将采集信号输入气动噪声信号检测模型中,标准化处理气动噪声信号后,利用ITD方法将信号分解为多个PRC分量,求出气动噪声信号PRC分量能量,重构特征向量并进行PCA降维处理。将降维后的特征向量作为支持向量机数据基础,通过支持向量机对特征向量实施分类,完成风电机组叶片故障诊断。经实验验证:该方法对气动噪声信号特征提取明显,可准确诊断出风电机组叶片故障,分类识别精度高达93%,且诊断结果与实际分类结果基本相同,对风电机组叶片故障诊断的效果较好。

压气机气动噪声影响规律试验研究

涡轮增压器广泛应用于汽车、轮船等领域,随着增压器工作转速不断提高,增压器压气机气动噪声问题日益突出。针对某车用涡轮增压器搭建了增压器噪声测试试验台架,在增压器加速和稳态工况下开展了噪声测试试验研究。试验结果表明:在中高流量区域,转速低于80000 r/min时,压气机进口气动噪声中随机噪声占主导地位,相同转速下随着流量增加,叶片通过频率噪声与总体噪声均先减小后增大;转速高于80000 r/min时,压气机进口气动噪声主要由叶片通过频率噪声与锯齿噪声主导,相同转速下随着流量增加,叶片通过频率噪声先增大后减小,总体噪声减小;接近喘振点的小流量高压比区域,叶尖间隙噪声与随机噪声占主导地位。

燃气轮机1.5级轴流压气机气动噪声预测

针对多排叶片旋转机械气动声源的复杂性,本文研究了一种预测多排叶轮气动噪声的数值模拟方法。基于混合计算方法研究了燃气轮机1.5级压气机的气动噪声特性,采用剪切应力传输湍流模型对1.5级轴流压气机的三维非定常流场进行全通道计算并获得声源,基于变分形式的Lighthill声类比耦合声源信息预测了压气机噪声,并在压气机动态实验台开展了流场和噪声实验研究。结果表明:非定常压力脉动傅里叶变换后峰值主要出现在叶片通过频率及其谐波处,且压力幅值随着叶频阶数的升高而降低;前传噪声有明显的声学指向性,具有明显的偶极子特征,离散噪声包含可传播的高阶模态;数值仿真的结果与实验吻合较好,本文研究的数值计算方法对多排叶轮的气动噪声预测具有较高的精度。

离心风机基频气动偶极子噪声的数值研究

运用计算流体动力学技术及声比拟理论研究了离心风机3个不同流量下蜗壳及叶片表面偶极子声源产生的基频噪声.风机内部三维瞬态流场由计算流体动力学模拟得到.根据气动声学的FW-H方程对蜗壳内表面提取偶极子声源,对于叶片噪声利用Lowson公式进行建模.为了使计算模型更符合实际,建立了以蜗壳为界的内外声学直接边界元模型,使用多区域声学边界元模型,考虑蜗壳对声传播的散射作用,内部噪声通过蜗壳的进出口传播到风机外部.结果表明:在非定常流场中,蜗壳表面的压力波动以基频为主,而叶片上的压力波动并没有明显的基频分量;蜗舌是基频噪声的最主要声源;随着流量变大,蜗壳辐射的噪声急剧增加;由叶片产生的偶极子基频噪声比蜗壳小,特别是在大流量工况下.

混流泵压力脉动特性及其对流动诱导噪声的影响

为了研究不同工况下混流泵内部压力脉动特性及其对流动诱导噪声的影响,基于RANS方程和SST k-ω湍流模型,对混流泵进行非定常数值计算,在此基础上取叶片表面非定常压力脉动作为声源,采用间接边界元法对由叶片旋转偶极子源所引起的外场噪声进行数值计算。结果表明:混流泵叶轮进出口处的压力脉动幅值均是沿着轮缘到轮毂逐渐减小,叶轮进口处压力系数的最大值是出口处的2倍;沿着蜗壳周向,隔舌部位处压力脉动最为剧烈,随着监测点的位置远离隔舌,其压力脉动情况逐步改善;不同工况下,混流泵内各处的压力脉动主频均保持叶片通过频率不变;混流泵叶轮和蜗壳之间的动静干涉作用是引发流动诱导噪声的主要原因;流动诱导噪声的主频是由压力脉动主频以及泵体结构的固有频率综合决定的;不同工况下,混流泵内部压力脉动程度越强,该工况对应的流动诱导噪声辐射水平越强。该文对混流泵机组的稳定运行以及流动诱导噪声的控制提供了参考。

离心泵压力脉动对流动噪声影响的试验研究

为了研究离心泵内部压力脉动和流动噪声在不同工况下的变化规律及其关系,采用试验方法,用高频压力传感器和水听器分别采集离心泵出口脉动压力和流动噪声信号,并进行时频域和自功率谱分析.结果表明:各工况下,叶片通过频率是压力脉动和流动噪声的主频,这是由叶轮和蜗舌之间的动静干涉引起的,而流动噪声在轴频二倍频(44.8 Hz)和224.8 Hz处也有明显峰值,这是由叶轮叶片数和蜗壳壳体振动引起的.小流量和设计流量下,流动噪声频谱与压力脉动频谱形状比较相符,流动噪声可以近似看作是由压力脉动引起的;随着流量的增大,流动噪声频谱除了包括压力脉动的主频外,还包括汽蚀和湍流等引起的500 Hz以上的高频部分.

叶片与蜗舌耦合对离心风机性能和旋转噪声影响的数值研究

利用三维N-S方程和RNGk-ε湍流模型对离心风机内部的非定常粘性流场进行了数值模拟,分析了不同时刻叶片与蜗舌所处的不同相对位置对风机瞬时性能、叶轮出口流动以及对蜗舌处的静压分布和静压脉动的影响。同时指出,改进特定时刻叶片与蜗舌处于特定相对位置时风机的瞬时性能是提高风机总体性能的一条新的途径。此外,还尝试运用一种新的方法,即不用求解声场而直接依据非定常流场中的静压脉动分析了蜗舌处主要气动噪声源的位置及其成因。

加长叶片对离心风机性能及噪声影响的实验研究

叶片加长是工程中提高风机出力的常用方法之一。为研究风机叶片加长后的内流特征,以G4–73型离心风机为研究对象,采用FLUENT软件分别对叶片加长前、后的离心风机进行三维定常数值模拟,分析流动变化对风机性能参数的影响规律。在此基础上,对叶轮叶片加长前、后的G4–73№.8D离心通风机进行性能和噪声实验,得到实验风机在叶轮叶片加长后运行工况点的变化规律及无因次性能曲线。性能实验结果与切割定律计算结果的比较表明,当风机叶轮叶片加长后且叶轮出口宽度不变时,按抛物线形切割定律计算的结果在大流量区误差较小。噪声实验结果表明,叶轮叶片加长后,叶轮与蜗舌间距离减少,导致旋转噪声升高,同时蜗壳内流动恶化,也使涡流噪声加大。文中所得研究结果可为工程实际中风机的叶片加长改造提供参考依据。

柴油机废气涡轮增压器噪声机理及性能试验研究

分析了船用柴油机废气涡轮增压器噪声机理,开展了增压器噪声频谱分析及声强识别试验研究。试验结果表明:压气机入口气动噪声频谱主要由窄带叶尖间隙噪声(TCN)和离散的叶频(BPF)及其谐次成分组成,涡壳辐射噪声主要是由叶尖间隙噪声和转子轴频及其谐波引起的结构振动而产生的辐射噪声。增压器噪声的能量分布在1～8kHz较宽频率范围内,声功率与转速近似呈线性增加,由50%转速增加至标定转速时,声功率增加近20dB。

非空泡螺旋桨低频线谱噪声时域预报方法

针对非空泡螺旋桨的低频线谱噪声特点和数值处理方法,用基于速度势的面元法和噪声时域预报方法进行了研究.用面元法对非均匀流场中的螺旋桨非定常压力分布进行计算,将计算得到的压力时域信号输入到噪声积分方程中,可以得到螺旋桨诱导的噪声声压,该方法直接将噪声源分布在真实的螺旋桨表面而非螺旋桨的拱弧面,对噪声源和观测点的距离没有作任何近似,并可以考虑桨毂对噪声声压的影响.计算结果表明,在非空泡条件下,桨叶厚度、桨毂负荷和桨毂厚度引起的噪声声压非常小,对螺旋桨低频线谱噪声总声级的贡献可以忽略不计,高阶叶频声压级比一阶声压级明显低,一阶叶频声压级在桨轴方向上最大,在桨盘面方向最小.

柴油机废气涡轮增压器压气机的气动噪声源特性研究

基于雷诺时均方程(RANS)及双方程湍流模型,建立了船用大功率增压器压气机的内部流场计算模型;计算了压气机叶轮流道内的流速分布和湍流流场,得到叶片顶部出口附近的流速分布在1.02马赫和1.1马赫之间;采用基于声比拟的数值积分方法(FW-H方程),得到了压气机叶轮的气动噪声源,并比较了主叶片和分流叶片顶部出口位置的气动噪声频谱特征,发现两者的噪声级及叶频分布存在差异。计算表明:压气机在轴频及其谐波频率处的噪声远小于叶频噪声,主流叶片及分流叶片紊流的噪声成因不同;压气机内部流噪声源的大小主要取决于气流速度;压气机转速由8000r/min增加至16000r/min、由16000r/min增加至22000r/min,流噪声的幅值约增加12dB。

木工圆锯片动力学综合检测装置的研制

研制的木工圆锯片检测装置依据机械动力学理论与振动测试机理,是一台集变频调速系统、传感器调节装置和可移动式固定支撑脚等设计技术为一体,可监测与分析木工圆锯片横向摆动、机床噪声和旋转主轴振动等情况的实用检测装置。该装置采用变频调速系统、传感器调节装置、可移动式固定支撑脚等设计特色,能满足检测木工圆锯片动力学性能,以提高木材和木质复合材料的切削质量,具有较高的应用价值。实践证明,此装置测试结果精确、可靠、可操作性较强,在检测并优化木工圆锯片切削性能,提高其减震降噪水平等科研工作中发挥着重要作用。

离心风机气动──声学优化设计方法

离散噪声是低比转速高心风机的主要噪声源．本文建立了一个计算低比转速离心风机气动性能及声学性能的优化模型．利用风机的损失模型和离散噪声模型，首先建立一个总的综合评价函数，对风机的离散噪声及效率进行综合评估，然后采用复合形法进行优化．使用此优化模型，可在风机效率变化很小的情况下，使风机的离散噪声下降3－5分贝．

水轮机空化空蚀分析软件设计

本文从数据的测试与存储管理、信号数据的分析、空蚀失重量估计等方面介绍了水轮机空化空蚀软件的设计思路和方法。介绍了两种分析空化噪声的有效方法:多维空化分析和叶片通道频率分析;通过修正J.L.Gordon空蚀率估计公式,并结合工况和空化噪声的分析计算,提出了空蚀失重量估计的思路,并在软件上加以实现。

弯掠动叶旋转失速工况下气动声学的实验分析与计算

测量了轴流式弯掠动叶和径向动叶在旋转失速工况下的气动噪声和噪声频谱，实验结果表明：弯掠动叶能够降低气动噪声。讨论了弯掠动叶对宽频噪声和离散噪声的影响，并且得到了适于计算弯掠动叶旋转失速工况的气动噪声计算方法。

离心风机干涉噪声预测

通常,离心风机的干涉噪声声是主要的噪声源,也是研究的主要对象.本文建立了离心风机的干涉噪声强度与机器几何参数和气动参数的关系,从而可以预测离心风机的干涉噪声并近似估计其总的噪声级.这对离心风机的设计有一定指导意义.

掠形叶片轴流叶轮旋转频率噪声辐射的理论研究

分析了掠形叶片轴流叶轮的降噪机理。依据气－固相互作用的声辐射机制，推导了叶片第ｋ叶元体环形运动的声辐射理论，建立了掠形叶片轴流叶轮旋转频率噪声数学模型，并通过实验验证了理论的正确性。

挂壁式空调贯流风机降噪技术研究

结合挂壁式空调制造工艺改进实践,分析了贯流风机旋转噪声和涡流噪声产生原因,并通过噪声品质分析、参数优化设计等试验研究,提出了选择合理的技术参数、进行蒸发器风道、叶轮等工艺结构改进等降低噪声的技术措施,实现了较为理想的降噪效果。

双叉式叶尖结构对风力机气动噪声的影响

为降低风力机的气动噪声,提出一种用于小型风力机的双叉式叶尖结构改型设计方案,在风洞实验室开展了风力机外特性测试与气动噪声试验。试验结果表明:双叉式叶尖结构在3~9 m/s的低风速段和中风速段能提高风力机的输出功率;双叉式叶尖结构可降低风力机风轮旋转基频所对应的最大声压级与叶尖涡脱落频率所对应的声压级。由此可知双叉式叶尖结构能有效降低风力机的气动噪声,其中叶尖夹角为90°的双叉式叶尖结构降噪性能最优。