发布单位:山东冠熙环保设备有限公司 发布时间:2022-6-29
为研究后4-7---机叶轮的流场及噪声问题,采用三维建模软件ug对现有叶轮进行逆向建模,提取出叶轮的几何模型,运用hypermesh对叶轮模型进行网格划分,然后采用fluent软件模拟了叶轮三维粘性定常流动特性,分析了叶轮内部流动情况,在此基础上对叶轮模型进行噪声分析,得到流场模拟和噪声分析结果,为叶轮优化设计提供理论依据。试验结果表明:相比原风机,蜗壳周向板与后盖板同时加装吸声材料效果较好,设计工况下a声级能够降低7.2db(a),在小流量工况下,吸声蜗壳的降噪效果变差。
4-7---机作为干燥、通风类家电产品的重要组成部件,其性能直接影响着家电产品的高低。进气箱在其出口处气体发生近90°转弯,内部流场十分复杂,并造成很大的流动损失。随着现代生活对节能、等要求日益提高,开发、低噪风机成为必然趋势。离心式通风机的工作介质为气体,工作过程中会产生气动噪声、机械噪声和气固耦合噪声,其中气动噪声是主要噪声,约占到总噪声的45%左右。风机气动噪声主要由离散噪声(旋转噪声)和湍流噪声组成。高速高压离心风机旋转噪声较高,低速低压风机以湍流噪声为主。且基频噪声和宽频噪声在风机中不同程度的存在。目前对离心式通风机降噪研究还处于试验为主的研究阶段,但试验研究成本较大、周期较长,这对4-7---机产品开发非常不利。此外,影响离心式通风机气动噪声的因素众多,设计所得结果的降噪机理难以被系统揭示。数值模拟方法能够提供风机的内部流场信息和噪声分布情况,有利于准确认识离心式通风机噪声产生机理和降噪原理,为进一步推广降噪设计的方法提供依据。所以,对离心式通风机数值模拟的研究是非常---的。
整机压力云图分布
通过fluent 软件对掘进工作面离心风机进行流场数值模拟,模拟得出在同流量下,加米字集流器和普通集流器离心风机压力云图可以看出,风机静压从进口至出口逐渐增大,在蜗壳外达到较大。而多翼离心风机由于结构尺寸小、相对马赫数低,气体黏性力在流体流动过程中起重要作用,因此,在实际运用过程中,标准k-ε模型由于未充分考虑粘性力的影响,导致计算模型出现偏差。加米字集流器风机进口静压明显高于普通集流器离心风机, 其较大静压达到2 510 pa,普通集流器达到1 440 pa;加米字风机的全压较大可达5 860 pa,而普通集流器较大达到4 260 pa。
4-7---机集流器的压力用tecplot 软件对模拟结果进行后处理,可以对离心风机集流器的受压进行对比分析。因此,在设计电机形状时,应充分考虑电机形状对叶轮内部流动的影响,从而提高金属叶轮的稳定性,---离心风机的性能。加米字形集流器和普通圆弧形集流器内部流场受压分布所示, 4-7---机米字形集流器入口压力为-8 000 pa,到集流器出口达到-18 000 pa,压差10 000 pa;普通圆弧形集流器入口压力为-8 000 pa,到集流器出口达到-16 000 pa,压差8 000 pa,小于米字形集流器。同时也可以看出,加米字形集流器压力梯度变化趋势比普通圆弧形集流器平缓,对稳定进口气流,---气流的均匀及稳定有更明显的作用。
4-7---机与4 种消声方式风机的a 声级对比。集流器的类型有很多种,常用的集流器是锥弧形集流器,锥弧形集流器的气流运行一般比较平稳,但是集流器喉部到叶轮进口阶段容易发生边界层分离现象,增加4-7---机的损失,导致离心风机效率降低。从图中可以看出,每一种方式都有着---的降噪效果,其中c 型改进风机降噪效果好,在额定工况点附近总a声级能降低约7 db( a) ; b 型改进风机降噪效果也比较理想,优于a 和d 型改进风机; a 型改进风机的消声效果差。出现上述情况的原因应该是电机噪声通过蜗壳会被放大,而没有被吸声材料有效吸收。但后盖板加装消声材料,恰好吸收了电机的部分噪声,因此后盖板加装吸声材料降低风机噪声明显。
本文对吸声蜗壳对风机降噪效果进行了研究,分别对单独蜗板、后盖板、蜗板与后盖板、蜗板与前盖板加装消声材料的4 种方式进行了试验测量,在4-7---机全工况范围内,风机噪声都有不同程度的降低,其中蜗板加后盖板组合的降噪效果好。风机结构复杂且叶片外形不规则,因此生成结构化网格比较困难,相反非结构化网格适应能力强,在处理复杂结构时有利于网格的自适应。由于穿孔板摩擦损失较大,气体流动阻力增加,导致风机压力和效率都有不同程度的降低。通过试验证明相对于周向蜗板加装消声材料,风机后盖板加装消声材料消声效果明显,且结构简单、制造方便风机压力损失小。也证明了消声蜗壳有---的降噪效果,并且4-7---机蜗壳尺寸虽然有一定的增大,但相对于消声器等其他降噪方法优势还是很明显的。对风机进出口安装条件有---并且对噪声有一定要求的离心风机,吸声蜗壳是较好的选择。