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大型船用轴流风机气动噪声特性及降噪机理研究
| 论文题名： | 大型船用轴流风机气动噪声特性及降噪机理研究 |
| 关键词： | 船用轴流风机;气动噪声特性;降噪机理;数值模拟;穿孔叶片 |
| 摘要： | 大型船用轴流风机作为船舶舱室通风换气的关键设备，广泛应用于大型船舶舱室,向舱室内输送空气。气动噪声作为轴流风机的主要噪声源，成为评估风机性能的重要指标之一。因此，有效降低轴流风机的气动噪声十分必要。本文以某大型船用轴流风机为原型，运用数值模拟及实验的方法，研究了穿孔叶片对大型船用轴流风机气动性能及噪声的影响，并设计了一种新型叶片穿孔式轴流风机，分析了叶片穿孔式轴流风机噪声降低的主要机理，为降低大型船用轴流风机的噪声提供参考。本文的研究工作及成果主要有以下几个方面： 1、选取UG NX7.0作为本文建模所采用的三维建模软件，介绍了软件的常用功能模块以及产品设计流程，并运用UG NX7.0软件对大型船用轴流风机叶轮进行三维建模。 2、利用 CFD软件建立了某型船用轴流风机内部流场的仿真模型，分析了转速1460rpm时，不同工况下轴流风机出口压力和效率随流量的变化关系，深入研究了叶轮区域的气体流动的压力和速度的分布、形成过程及相互关系。分析发现，在叶片叶顶区域，由叶顶间隙涡形成的叶顶间隙噪声是该轴流风机的主要气动噪声源；湍流强度与声功率级具有较为一致的分布趋势，湍流强度是影响噪声分布的重要因素。 3、在前文稳态计算的基础上，对大型船用轴流风机进行了穿孔设计，建立非稳态计算模型，通过数值模拟确定了最佳的穿孔参数，同时研究了穿孔参数对于噪声降低的影响，发现随着穿孔直径的增加，总噪声级呈波动分布特性，而当穿孔直径确定时，总噪声级随着穿孔偏转角的增大而降低，呈线性变化规律；根据声波的相干性，可以用声波的干涉现象来合理解释这一现象。并搭建了大型船用轴流风机的性能测试实验台和噪声测试系统，对风机性能及噪声进行了测试，通过分析，验证了仿真模拟的结果。 4、通过对风机内部流动特性及监测点处噪声频谱的分析，研究了叶片穿孔式大型船用轴流风机的降噪机理。通过对风机流道内部流线分布、叶片表面静压分布、流场内部涡量分布、流道内噪声分布及叶顶间隙处噪声频谱的分析可以发现，穿孔后，风机内部流场的流动有所改善，抑制了流动的分离和回流的产生，并抑制了叶片尾缘的涡流脱落，从而噪声降低。 |
| 作者： | 吴晨晖 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 杨兴林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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