基于鸮翼羽表面结构的风机叶片仿生降噪研究

基于对典型动物长耳鸮减阻降噪耦合功能的研究,揭示了其快速无声捕食主要取决于独有的翼羽序贯排列方式,将其结构重构于轴流风机叶片,设计了仿生非光滑轴流风机叶片。采用对比试验以及正交试验极差分析方法,研究该仿生结构对风机叶片气动噪声的影响。结果表明,仿生轴流风机的气动噪声值较低,最大降噪率为2.61%。最后重点阐述了仿生风机叶片的降噪机理,数值分析表明,非光滑叶片表面结构可降低翼型表面紊流附面层压力脉动强度,有效延缓翼型绕流场附面层分离及尾涡脱落;规则排列的条纹结构具有良好的导流作用,可降低气动噪声。     

用于风机新型叶片设计的典型仿鸮翼翼型气动性能研究

基于对低雷诺数下仿鸮翼型高效低噪特性的研究,为设计新型风机仿生翼型叶片提供理论参考。本文通过建立长耳鸮翅膀三维模型,并进行非定常数值计算。升阻力系数曲线显示了在小攻角下长耳鸮翅膀具有高升阻比特性。瞬态流场的计算结果表明:长耳鸮翅膀上表面靠近翼根的凸起区域存在明显的负压区,上下表面出现高压差,说明飞行时的升力主要来源于翼根处。在大攻角下,随着截面翼型厚度不断变薄,前缘弯度逐渐减小,在靠近翼尖的位置,尾流漩涡越来越大,致使诱导阻力也逐渐增加,整个上表面靠近翼尖的翼型附近产生了明显的不规则涡结构。     

采用进气端叶片开槽降低多翼离心风机气动噪声的研究

叶轮是空调用离心风机风道系统的核心部分,对离心风机的气动性能和噪声有重要影响。本文设计了一种顶端开槽的多翼离心风机叶片,采用数值计算方法研究了叶片进气端开槽对空调用多翼离心风机气动性能和噪声的影响,通过实验测试验证了进气端开槽叶片的降噪效果。结果表明:采用叶片进气端开槽结构能够改善叶轮顶端间隙区域内低速流动状态,抑制叶轮通道内旋涡的扩展,有效降低风机宽频噪声。与原型多翼离心风机相比,采用叶片进气端开槽结构,在保持风量基本不变情况下,风机噪声下降了0.8dB。     

凹坑叶片对前置机架轴流风机的性能影响研究

受高尔夫球表面凹坑减阻设计启发，本文研究了在风机叶片表面制造小凹坑来提高风机的气动性能。本研究通过数值计算和实验测试对比了原型叶片和凹坑叶片对8038前置电机架轴流风机的气动性能的影响。数值结果表明：前置电机架使得叶轮流道速度分布不均匀，气流在电机架后形成速度亏损并形成大尺度旋涡。风机出口处的压力脉动主频为风机的叶频。凹坑叶片明显改善了流道内速度梯度分布，减小了前置电机架绕流旋涡的尺度以及风机出口处压力脉动幅值。实验测试凹坑叶片风机最大流量提高了3.2%，最大压力提高了1.4%，在失速点最大压力提高了8.3%，噪声降低了0.5dB(A)，性能提升效果明显，该研究为轴流风机的优化设计提供了参考。     

叶片尾缘凹陷结构对空调用轴流风机性能的影响

根据建立的窗式空调用室外机的数值仿真模型,首先对室外轴流风机的风量-静压特性进行数值研究,通过与实验测量的比较,验证了本文数值计算的有效性。考虑到轴流风机降噪的要求,本文研究了两种叶片尾缘凹陷结构对轴流风机气动性能和噪声的影响。进一步考虑到轴流风机风量的提升要求,考察了叶片高度变化对轴流风机风量和噪声的影响。研究结果表明,轴流叶片尾缘的凹陷可以改善叶片表面压力分布,减小叶轮叶片尾迹,降低室外风机气动噪声。在不同转速下对空调用室外轴流风机的风量和噪声进行测量,发现在小风量条件下采用叶片尾缘凹陷结构可降低风机噪音1.0d B以上;在大风量条件下,采用叶片尾缘凹陷结构,降噪效果有所下降。如果保持叶轮转速和半径不变,在可装配条件下,叶片高度从58mm增加到79mm,空调用室外轴流风机的风量较原型增加了75m~3/h,增幅达15.5%。     

采用吸力面仿鱼形叶片的多翼离心风机气动性能研究

为了更好地实现叶片表面的流动控制,提升多翼离心风机的气动性能.本文突破传统仿鱼形叶片型线设计的局限性,基于优化叶片中弧线和鱼体单侧轮廓线发展了一种吸力面仿鱼形叶片.首先采用Box-Behnken响应面实验设计方法对叶片的进口角、出口角、叶片数和轮径比进行参数化设计,通过二次回归拟合得到叶片参数与风量的函数关系及最优参数...     

基于气动性能与刚度特性的风力机翼型优化设计

结合翼型泛函集成理论与叶片截面刚度矩阵数学计算模型,提出了风力机中等厚度翼型气动性能与结构刚度特性的一体化设计方法,实现了翼型气动性能与叶片截面刚度特性的同时提高。对考虑叶片截面铺层参数变化设计的WQ-B300翼型与DU97-W-300翼型进行了气动性能与结构刚度特性对比分析,结果表明:相比于DU97-W-300翼型,WQ-B300翼型的气动性能与叶片截面刚度性能均有显著提高,其挥舞刚度和摆振刚度分别提高了6.2%和8.4%,验证了该设计方法的可行性,给风力机中等厚度及大厚度翼型设计提供了一种思路。     

不同尾缘齿型结构的海鸥翼型气动声学研究

本文提取具有优良气动性能的海鸥翼型对其尾缘进行仿生重构以降低气动噪声。采用大涡模拟（LES）进行三维瞬态流场计算，结合Ffowcs Williams和Hawkings发展的FW-H方法进行远场声学求解。系统研究了雷诺数为9.0×104，攻角为0°条件下,基于仿海鸥翅膀翼型的常规尾缘锯齿翼型、正弦型尾缘锯齿翼型及熨斗型尾缘锯齿翼型的气动噪声特性。研究结果表明：与原型翼型相比，常规尾缘锯齿翼型的升阻比损失最小，熨斗型尾缘锯齿翼型的升阻比损失最大。正弦型尾缘锯齿翼型的远场降噪效果最好，平均降噪幅度为5.72dB。与其他两种齿型结构相比，正弦型尾缘锯齿翼型能更有效地减小湍流宽频噪声和翼型表面的压力脉动，使整体旋涡脱落噪声明显下降。而熨斗型尾缘锯齿翼型在减小涡结构展向相关性的同时加剧了纵向空间涡结构的脱落，使整体声压级降低幅度最小。     

前弯前掠低噪声纺织轴流通风机的优化设计

从提高纺织轴流通风机效率、降低风机气动噪声的目标出发,采用叶片前弯前掠技术,在叶轮叶片的重心线上各基元截面采用高效翼型的最优化流型成型。应用叶片前弯前掠和最优流型相结合的技术研制开发了JYFZ新型纺织轴流通风机,并与目前纺织行业应用量较大的FZ40(35)-11/12型纺织轴流通风机进行了对比性能测试。结果表明,JYFZ型纺织轴流风机具有效率高、噪声低、质量轻、结构简单及工作区域宽广等特点。     

先进翼型与先进翼型风机的设计与实验研究

为了改进和提高轴流风机的性能,用计算流体力学（ＣＦＤ）方法设计了系列风机用翼型,并对其中部分翼型和风机行业原来采用的翼型ＣＬＡＲＫ－Ｙ和ＡＲＦ－６Ｅ在风洞中以及用于风机后在风机试验台上进行了对比试验。试验结果表明,新设计的翼型,气动性能高于原有的冀型,采于新翼型的风机,效率和噪声性能高于原有翼型的风机。     

叶片数对轴流风机气动性能影响的数值研究

叶片数量是影响风机气动性能与经济性的重要因素。本文针对空调器室外机用轴流风机的性能要求，设计了二叶片、三叶片和四叶片轴流风机。采用数值计算方法，研究了叶片数量对轴流风机气动性能的影响。研究结果表明：叶片数量越少，湍流度越大，风机进出口气流扰动加剧，气动涡流噪声也随之增大；二叶片风机由于其叶片数最少，其出口风量相比四叶片风机减少了23.5%，三叶片风机相比四叶片风机其出口风量减少了4.7%。随着叶片数量的减少，尽管风机做功能力有所下降，但叶片用材减少，风机的加工制造成本也相应降低。     

多翼离心通风机叶片翼型的研究

采用CFD手段对两种采用不同叶片翼型的风机进行整机模拟计算,研究了叶片翼型对风机性能的影响.第一种为CW-1翼型,第二种为C-4翼型.结果表明,和C-4翼型相比,采用CW-1翼型更有助于在叶轮的气流主要流出区获得更高的气流速度,其翼型表面也更加符合气流的流线型设计,在前盘区域循环的流量较少,因此可以获得更大的风量和全压,更加适合于柜式空调中的多翼离心通风机采用.     

非对称可逆轴流风机S型翼型的设计与性能研究

S型叶片是可逆风机中较理想的叶片型式.在前人研究的基础上,本文采用NACA系列叶片作为原始翼型,设计出多种新型不对称双头双机翼S型翼型.分析这几种可逆式轴流风机翼型的数值模拟结果,比较流场分布规律,寻找到一种适合于设计工况下正、反双向吹风的地铁用可逆式轴流风机翼型.     

正弦波形前缘叶片气动噪声特性的数值研究

受猫头鹰翅膀前缘锯齿和座头鲸鳍肢前缘凸起的启发,本文在NACA0018翼型的基础上,设计出单波长和双波长叠加前缘仿生结构,通过数值方法研究仿生翼型的噪声辐射特性。结果表明:在0°攻角均匀来流下,仿生翼型翼面上的压力脉动整体上有明显降低,幅值最大减小50 Pa,且主峰频率值发生频移,仿生翼型改变了原始翼型的流场和涡脱落结构;正弦波形前缘叶片声压级随着相对振幅h/C的增大而减小,随着相对波长λ/C的减小而减小;仿生结构可以抑制叶片窄带尖峰噪声,使翼型在整个频率范围内表现出宽频特性;低频下,仿生翼型声压级与原型相差最大,降噪效果最好,翼型声源为典型偶极子源噪声,其声学指向性呈"8"字状,该特征随声辐射的频率增大而消失。综合分析后,叠加波形前缘叶片F声学性能最佳。     

多翼离心风机叶片的结构改型设计与试验研究

为了研究翼型叶片结构参数对多翼离心风机性能的影响,本文以某家用抽油烟机为研究对象,结合数值模拟和实验测量的方法,通过改变叶片弦长和相对弯度,对原风机进行改型设计。研究结果表明,适当增大叶片弦长和相对弯度,有利于提高翼型升阻比,减小蜗壳内旋涡区域。分析改进前后风机气动性能和噪声测试结果可知,叶片改型后风机性能得到明显提升,变弦长处理和变弯度处理后风机最大全压效率分别提高4%和5%,低频段平均降噪5.5dB和4.8dB。     

基于仿生蜗舌的离心风机降噪研究

以某型离心风机为研究对象，针对风机运行时的噪声问题，运用仿生学原理对蜗舌进行改型设计，在贝壳类生物中得到启发，设计出交错阶梯型的蜗舌结构。采用雷诺时均方程和声类比相结合的方法对离心风机进行流场以及声场的数值模拟，分析了仿生蜗舌对风机性能、流动特征及气动噪声的影响。结果表明：仿生蜗舌对风机性能影响不大；额定工况下，仿生蜗舌结构风机出口附近的噪声降低了2.8dB，风机整体辐射噪声降低了3.3dB；对离心风机内部的流动特征以及噪声特性进行分析，发现仿生蜗舌处的速度分布更加均匀，抑制了蜗舌处的流动分离现象，在低频段内蜗舌处的压力脉动有所下降，表明风机在运行时的噪声得到了一定的控制。     

弦向掠叶片对动叶可调轴流风机性能影响模拟

叶片弦向弯掠技术是提升轴流风机气动性能的有效手段。针对带后置导叶的OB-84型单级动叶可调轴流风机,利用Ansys数值软件,对比叶片掠设计前后风机的性能曲线和内流特征,开展静力结构特性分析并进行了噪声预估,探究了前掠角度在不同动叶安装角下的影响。结果表明:设计安装角下,前掠叶片能有效提高叶轮做功能力和导叶扩压能力,减少泄漏损失,提升风机整体性能,在小流量侧和大流量侧效果更明显;设计流量下前掠8.3°性能最优,全压和效率分别提升2.1%和1.68%,但气动噪声有所增大;叶片掠向改型后虽变形增大,但仍满足材料强度要求;在变安装角下,前掠叶片风机性能均有所降低。设计安装角下所得最佳前掠角度适用于长期带基本负荷的轴流风机。     

板型及机翼型对旋轴流通风机气动性能测试及比较

采用模型性能试验方法，对板型及机翼型叶片的对旋轴流通风机的气动性能进行了比较，通过测量这两种叶型的风机在不同叶片安装角下的流量、全压及轴功率，得到了叶片型线及安装角对风机气动性能的影响规律。试验结果表明机翼型叶片在全压效率、稳定运行范围及高效运行范围比相应的板型叶片具有优越性；在设计工况附近，机翼型风机的第一级叶轮安装角对气动性能的影响较大，而板型风机的第二级叶轮安装角对气动性能影响较大。     

轴流风机气动性能与气动噪声的模拟和实验研究

本文对某改进前后的弯掠叶片轴流风机进行了气动和噪声性能的实验和数值模拟。气动计算采用了定常转动坐标系结合SIMPLEC算法和标准k-e湍流模型,获得风机静压和叶片尾涡特征宽度分布,采用Fukano噪声简化模型获得测量点线性声压级;气动噪声模拟采用非定常滑移网格方法,利用FW-H声压模型获得声学接收点处的噪声频谱。结果显示,气动性能计算与实验较符合,噪声结果有偏差。     

利用Clark Y构造非对称翼型风机的正向通风性能对比

针对双向通风的工程应用,基于Clark Y标准翼型设计了4种S型非对称翼型并应用至单级可逆轴流风机,通过数值模拟计算及性能试验分析,对比研究了采用不同S翼型的可逆风机仅在正向通风情况下的气动性能。数值模拟结果表明:随着前缘厚度增加,风机进口截面的和叶顶间隙的湍流动能会有所下降,减少了流动损失,而增加尾缘最大厚度会降低叶轮出口流通性能。因此,反映到风机的性能上,在满足逆向通风的流量和静压前提下,增加前缘最大厚度同时减少尾缘最大厚度,风机正向通风时效率及全压会随之发生下降。综合比较而言,本文所研究的运用在正向吹风工况中的4类可逆风机,其中F4性能较优,而F10性能相对最差。