摘 要摘 要通过分析离心风机的振动特性，用数值模拟研究的的方法分析离心风机工作时的振动频率与压力分布，并分析叶轮和外壳的激振频率产生的根源及其噪声源的特性，给出解决噪声的数值模拟的方法。本课题的研究在理论上和实践生产中均具有重要意义。利用流体动力学软件分析优化涡轮机械，降低涡轮机械的噪声及振动已成为一种重要的方法和研究手段。本文根据9-26NO.10D离心通风机，采用相似设计方法设计一种新型低噪声风机，并以之为研究对象，探索有效可行的优化改进方法，本文拟采用不等节距叶片的结构来实现降噪，使之满足工程应用要求。本文主要研究了以下三个部分第一部分查阅相关资料，通过计算选取一种最佳的不等节距叶片的分布方案，结合相似设计所得到的离心式通风机的主体结构，并进行PRO/E三维建模。第二部分利用FLUENT软件中的Gambit模块，导入PRO/E三维实体，对叶轮实体和机壳体进行网格划分。同时，对其网格进行边界条件和操作环境设置，对模型初始化，应用标准
紊流模型对离心式风机内部流动部分进行雷诺平均N-S方程的数值计算和分析。分析了叶轮的旋转对流速分布，压力分布的影响，研究了风机的内部流场的流动规律，并利用大涡模拟测量噪声信号，通过傅里叶转换为模拟噪音值。第三部分建立风机叶轮有限元模型进行模态分析，在ANSYS软件中对叶轮模型进行网格划分，进行模态分析，并提取模态参数。第四部分建立风机蜗壳模型的有限元模型，并将第一部分得到的蜗壳受力结果作为外壳动力模型的输入，在ANSYS软件中对其进行模态分析和动力学响应分析，计算风机外壳在工作过程中的振动分布情况，分析风机外壳的振动特性。通过以上研究发现，相似设计所得风机蜗壳固有频率较为集中，发生共振的概率较大，可通过增加厚度来分散其固有频率，改善蜗壳的结构特性。同时，从谐响应分析结果来看，这样也有助于蜗壳的轴向位移量的减少。其次，不等距叶轮的周缘较大的位移变形仍待深入研究，可采用新型材料制造叶轮以期减少位移变形。最后，虽然建立的模型与实际风机工况的参数仍有一定的差距，但是同一型号风机经过采用不等距叶片的优化方案后，噪声降低了15dB左右。因而，说明此方案是有效可行的。关键词离心通风机 ；不等节距叶片 ；振动与噪声 ；有限元；边界元
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 风机降噪
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072^ 
的重要意义 1
1.3 国内外研究现状和发展前景 2
1.4 研究内容及研究方案 4
第二章 风机的相似设计及三维建模 5
2.1 通风机基础知识 5
2.2 离心式风机理论设计 6
2.2.1 离心式风机概述 6
2.2.2 离心式通风机设计方法 8
2．3 离心式风机的基本结构设计 10
2.3.1 风机的性能参数 10
2.3.2风机的设计 10
2.4 风机的三维建模 20
第三章 流场分析及噪声计算 25
3.1 流场网格的生成 25
3.2 风机流场边界条件 26
3.3 风机流场计算结果与分析 26
3.4 计算结果分析 28
3.4.1 分机流场速度分布 28
3.4.2 分机流场压力分布 30
3.4.3 新型风机与改进后的风机流场的对比 32
3.5 噪声计算 36
第四章 风机蜗壳与叶轮动力学分析 40
4.1 风机蜗壳的模态分析和谐响应分析 40
4.1.1 风机蜗壳的模态分析 40
4.1.2 风机蜗壳的谐响应分析 43
4.2 叶轮的动力学分析 45
第五章 总结与展望 51
5.1 结论 51
5.2 展望 52
致 谢 53
参考文献 54
第一章 绪论
1.1 引言
噪声是生活和工作环境中使人不舒适、厌烦以至难以忍受的声音。通常是各种不同频率和不同强度的声音无规律的组合。工业噪声来自于工业生产劳动中产生的声音，主要产生于机器和高速运转的设备。随着生产与工业技术的进步，噪声也逐步成为一种新的环境污染。噪声对人体的危害是全身性的，既可以引起听觉系统的变化，也可以对非听觉系统产生影响。此外，作业场中的噪声还可以干扰语言交流，影响工作效率，甚至引起意外事故。因此，噪声控制无论对于生产还是生活都具有重大意义。
工程技术上采用的噪声控制措施主要为控制噪声源的声输出，控制噪声的传播和接收，以得到人们所要求的声学环境。随着噪声污染的日趋严重，噪声控制技术的研究及设备的开发也得到迅速发展，世界发达国家的噪声控制设备的产值平均以10－15％的速度增加，我国的噪声振动控制设备产值也在逐年稳步增加。随着一些新出现的噪声源和计算机、数字处理、新材料等技术发展，使噪声控制技术、设备的研究与开发既面临挑战，又提供了机遇。噪声控制技术和设备已开始进入规范化、标准化、系列化和配套化阶段。噪声控制技术和设备的研究和开发已取得很大进展，但应看到仍有一些技术不够成熟，需进一步研究的问题仍然很多。
1.2 风机降噪的重要意义
随着现代生活对节能、环保要求日益提高，对开发高效、低噪风机的呼声也愈益强烈，同时又提出要求在风机设计阶段就能预估噪声，因为这对低噪风机设计和风机噪声控制都有重要意义。
直到20世纪90年代初期，工程上一直采用传统设计方法，即用一维或二维理想流处理加上一些设计参数的经验选择，而不考虑风机各个部件之间相互影响(包括间隙影响)的设计方法。其中对离心风机只分别设计叶轮、蜗壳；对轴流风机只分别设计动叶、静叶。虽然用这种方法也有不少产品具有接近当时国际水平的综合(即兼顾效率、噪声、工艺、尺寸、寿命、高效工作区)性能，至今仍占领着我国的风机市场，但这些产品的开发不仅耗去大量钱财和时间，而且如仍用这种传统的设计方法，进一步提高性能的潜力已很小。因而必须充分利用现代科技手段，全面考虑风机内部三维、粘性流动，考虑部件耦合影响的整机优化设计，发展一种新的现代设计方法。
通过分析离心风机的振动特性，用数值模拟研究的的方法分析离心风机工作时的振动频率与压力分布，并分析叶轮和外壳的激振频率产生的根源及其噪声源的特性，给出解决噪声的数值模拟的方法。
因而，本课题的研究在理论上和实践生产中均具有重要意义：
通过离心风机内部流场的模拟，可以清晰的了解风机内部涡流的产生，以及不均匀流场对声噪及风机蜗壳振动的影响。
通过对风机叶轮和蜗壳的振动特性分析 ，能够发现风机激振产生的深层原因，从而在设计风机时，预测和降低风机噪声的级别。
利用离心式风机噪声数值模拟的方法无论在降低噪声还是提高通风机效率等方面皆具有较强的实用价值，所以具有良好的经济效益和社会效应。此外，数值模拟研究的方法不但可以解决风机的流场问题，还可以解决其他流体的流动、甚至燃烧等热力学问题。
1.3 国内外研究现状和发展前景
风机广泛用于冶金、石化、能源、建筑、农业等各行各业。据统计，离心式通风机的用电量占到全国总发电量的5%左右[1]。风机噪声预测，是目前比较热门同时也是难度极大的工程课题之一。风机在一定的工况下运转时,其发出的噪声主要包括气动力噪声、机械噪声及气固弹性系统相互作用产生的气固耦合噪声。在风机的这些噪声中,空气动力噪声约占45%,机械噪声约占30%,气固耦合噪声约占25%。

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